KR20130098868A - 차축 저널용 계기화 조립체 - Google Patents

차축 저널용 계기화 조립체 Download PDF

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KR20130098868A
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제임스 페릴야
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엔티엔-에스엔알 로우레멘츠
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Abstract

차축 저널용 계기화 조립체로서, 하나 이상의 개방 홀(26.3)을 구비한 기부(26.1), 및 기하학적 기준 축(ZZ)을 정하고 상기 기부의 반대편으로 축 지지면을 구성하는 선단부(26.6)를 구비한 스커트를 포함하는 저널 캡(26), 상기 저널 캡(26)에 직접적으로 또는 간접적으로 부착된 자기 인코더 링(36), 및 상기 저널 캡(26)에 대하여 상기 자기 인코더 링(36)을 축 방향으로 차단하고 및/또는 반경방향으로 색인하는 수단을 더 포함한다. 상기 인코더 링(36)은 바람직하게는 상기 기부와 상기 저널 캡의 선단부 사이에 축 방향으로 배치되고, 상기 저널 캡(26)의 원통형 샤프트를 직접적으로 또는 간접적으로 누른다

Description

차축 저널용 계기화 조립체 {INSTRUMENTED ASSEMBLY FOR AN AXLE JOURNAL}
본 발명은 계기화된 베어링을 갖는 샤프트 또는 차축 분야에 관한 것이다. 큰 부하를 지탱하는 큰 사이즈의 베어링들을 수반한다. 이러한 베어링의 계기화는 일반적으로 베어링의 고정 부분에 속도 센서, 온도 센서 및/또는 진동 센서들을 조립하고, 계기화된 가동 부분은 베어링의 다른 레이스에 장착하는 것으로 구성된다.
더욱 구체적으로, 본 발명은 차축용 베어링과 저널 캡을 갖는 계기화된 조립체뿐만 아니라 이러한 조립체용 잠금 플레이트에 관한 것이다.
프랑스 등록 특허 제0806050호로 본 출원인의 이름을 출원된 프랑스 특허에서, 철도 차축 저널용 베어링을 구비한 계기화 조립체가 도시되며, 상기 계기화된 조립체에 따르면 환형 자기 인코더가 외부 베어링의 외부에 축 방향으로 부착되고, 그 스페이서는 그 자체로 상기 계기화된 조립체 자체로 차축 저널에 장착된 베어링의 내부 레이스에 연결된다. 고정된 센서가 자기 인코더의 맞은 편에 배치된다. 하나 또는 몇몇의 디플렉터들은 베어링의 내부뿐만이 아니라 외부 오염물에 대하여 인코더를 보호하는 것을 가능하게 한다. 상기 디플렉터들은 센서와 인코더가 다른 하나의 맞은편에 배치되는 높이에 하나 이상의 비-자기성 부분을 포함한다. 상기 종래 기술에서 제시한 디플렉터는 복잡하고 완전히 특별한 베어링이 계기화된 것이다.
따라서, 상기 기술은 오로지 제한된 수의 베어링들에만 적용될 수 있다. 이러한 계기화를 위해 필요한 디플렉터 또는 디플렉터들이 존재하는 부품들(스페이서들, 인코더, 센서 등)에 부가되는 특수한 추가적인 부품들이라는 점에서 비용이 많이 든다.
또한, 저널에 저널 캡을 조립하기 전에 차축 저널의 저널 캡에 장착되는 인코더는 그 자체로 보호되지 않는다. 따라서, 일단 저널 캡이 저널에 부착되면, 특히 스크류 헤드에 브레이크 플레이트의 러그(lug)를 접기 위해 예를 들면 해머의 강타함에 따라, 차축 저널에 저널 캡을 조립하고 저장하는 동안에 처리함에 따라 유도된 충격은 상대적으로 손상되기 쉬운 부품인 인코더를 손상시키게 된다.
또한, 예를 들면 프랑스 등록 특허 제0851217호로 본 출원인의 이름으로 출원된 프랑스 특허 출원에 도시된 것과 같이 인코더가 베어링 내부에 배치된 조립체들이 알려져 있다. 이 경우에, 인코더는 베어링 내부에 제공된 그리스와 직접 접촉한다. 또한, 상기 인코더는, 베어링과 인코더 그 자체에 사용 수명에 걸쳐서 상당히 많이 존재하게 되는, 베어링 내부에 제공되는 입자들 또는 다른 오염 요소들과 접촉한다.
더 나아가, 상기 조립체는 몇몇의 부분에 복잡하고 비싼 디플렉터를 필요로 한다. 디플렉터의 특정 부분들은 기계적으로 손상되기 쉬운 구역을 포함하고, 상당한 기계적 부하가 베어링과 관련된 부분들에 가해지기 때문에 적용을 고려하면 이것은 문제가 된다.
상기 조립체는 매우 특수하고, 처음에 설계된 것들 이외에 다른 종류의 베어링들에 결합할 수 없다. 특히, 표준적인 베어링들에 결합할 수 없다.
또한, 본래 민감하고 손상되기 쉬운 부품인 인코더 또는 디플렉터들은 특히 조립체에 배치되기 전에는 잘 보호되지 못한다.
FR0806050 B FR0851217 B
본 발명은 종래기술의 단점들을 극복하는 것을 목적으로 하고, 특히 간단하고 신뢰할 만한 방식으로 조립체에 조립된 자기 인코더의 효과적인 보호를 실현하는 것을 목적으로 한다.
이를 위하여 본 발명의 제1 양상에 따른 차축 저널용 계기화 조립체가 제시되며, 상기 조립체는:
-하나 이상의 개방 홀을 구비한 기부와 기하학적 기준 축을 형성하는 스커트를 구비하는 저널 캡을 포함하고,
상기 스커트는 기부에 반대편에 축 방향 지지면을 구성하는 선단부를 갖고, 상기 저널 캡은 큰 라우터(router) D1을 가지며, 그리고
- 상기 저널 캡의 기부 또는 스커트를 덮는 축을 이루도록 직경 D3를 갖고 저널 캡에 대하여 고정된 지지부에 부착되거나, 상기 저널 캡에 부착되며, D1 및/또는 D3 보다 작은 외부 직경 D2를 갖는 자기 인코더 링을 포함한다.
직경의 차이로, 상기 저널 캡 및/또는 상기 지지부는, 조립 전의 저장에서부터, 조립 동안에, 그 사용, 그리고 어떠한 가능한 분해, 수리 및 이후의 재조립 동안에, 그 수명에 걸쳐서, 기계적 충격에 대하여 인코더 링을 보호한다. 지지부가 없는 실시예는 부품들의 수가 감소하기 때문에 단순함의 장점을 제공한다. 그러나 지지부를 갖는 실시예는 특정한 상황에서 충격에 대하여 더 나은 보호를 가능하게 한다.
제시된 실시예는 모든 종류의 베어링에 적용된다. 따라서, 간단한 방식으로, 부품을 교체함으로써 많은 존재하는 조립체들을 수리 또는 보수하는 것이 가능해 진다.
바람직하게는, 인코더 링은, 우수한 잠금 특성을 제공하기 위하여, 고정된 지지부 또는 저널 캡에 오버몰드되거나 억지 끼워 맞춤 된다. 오버몰딩되는 실시예는 인코더의 변형을 방지하는 장점을 제공하고, 따라서 신호의 질이 더 우수하다. 흥미로운 것은, 상기 인코더는 탄소성-페라이트 또는 소탄성-페라이트로 만들어질 수 있고, 또는 희토류로 도핑 된 물질로 만들어질 수 있다.
일 실시예에 따르면, 자기 인코더 링은 저널 캡의 스커트의 외부에 반경 방향으로 부착되고, 저널 캡의 스커트를 적어도 부분적으로 덮는다. 따라서, 저널 캡의 스커트는, 저널 캡의 외부에 반경 방향으로, 인코더의 맞은편에 위치한 센서와 자기 인코더 링 사이에 자기 차폐를 형성할 위험이 없게 된다.
본 발명의 실시예에 따르면, 상기 인코더는 저널의 스커트를 누르거나, 저널 캡의 스커트로부터 0.5 mm 미만의 간격으로, 바람직하게는 0.2 mm 미만의 간격으로 이격되어 있고, 이러한 방식으로, 공기 간극 거리로 배치된 센서에 의한 자기 인코더의 감지를 우수하게 하는, 저널 캡에 의해 야기되는 거울 효과의 장점을 갖게 된다.
본 발명의 실시예에 따르면, 상기 조립체는, 상기 인코더 링을 덮는 보호 스커트를 포함하는 인코더 링의 보호 덮개를 더 포함한다. 인코더 링과 상기 링의 맞은 편에 위치한 센서 사이에서, 상기 링과 상기 덮개의 외부에 반경 방향으로, 차폐를 형성하지 않도록, 상기 덮개의 스커트는 비-자기성 물질로 만들어진다. 상기 덮개는 저널 캡과 베어링의 내부 레이스 사이에 끼이는 기부를 포함한다. 상기 덮개의 스커트는 상기 저널 캡에 덮개를 고정하기 위하여 저널 캡 상에 접혀 꺽이는 단부를 포함할 수 있다. 상기 덮개는 충격에 대해서뿐만 아니라 다양한 오염 형태들에 대하여 인코더 링의 보호하는 장점을 제공한다. 상기 덮개는 이러한 방식으로 형성되어 저널 캡 및/또는 지지부로 상기 인코더 링을 수용하기 위한 폐쇄 환형 체적을 한정하게 된다.
상기 인코더 링은 상기 저널 캡에 반대편에 반경 방향으로 회전된 지지부의 일 면에 내부 방향으로 부착될 수 있다.
선택적으로, 상기 인코더는 저널 캡에 직접 부착될 수 있고, 바람직하게는 저널 캡에 억지끼워 맞춤 될 수 있다. 상기 인코더 링은 특히 저널 캡의 스커트의 환형 홈에 부착될 수 있고, 상기 홈은 외부를 향하여 반경 방향으로 개방된다. 이 구성은 충격에 대한 추가적인 보호를 제공한다. 상기 환형 홈은 도브테일(dovetail) 형상의 구역을 포함할 수 있고, 상기 인코더 링은 최적의 기계적 저항성을 위하여 상보적인 형상을 갖는다.
상기 저널 캡의 스커트는, 상기 저널 캡에 대하여 회전하는 상기 링을 고정하기 위하여, 상기 인코더 링의 대응하는 릴리프에 결합되는 하나 이상의 색인 릴리프를 포함할 수 있다.
본 발명의 다른 실시예에 따르면, 상기 인코더 링은 반경 방향으로 회전된 저널 캡의 스커트의 벽에 내부 방향으로 부착될 수 있다. 또한, 상기 인코더 링은 상기 저널 캡의 스커트의 내부 벽의 맞은 편에 지지부에 부착될 수 있다. 이러한 상황에서, 상기 저널 캡은 비-자기성 물질로 만들어진다.
상기 지지부는 상기 저널 캡과 상기 베어링의 내부 레이스 사이에 축 방향으로 끼일 수 있다.
본 발명의 다른 하나의 양상에 따르면, 본 발명은 계기화 조립체에 관한 것으로, 상기 조립체는:
- 대칭 회전 축을 정하는 차축 저널,
- 상기 차축 저널에 장착된 하나 이상의 내부 레이스,
- 상기 내부 레이스의 외부에서 축 방향으로 연장된 저널 캡, 및
- 상기 저널 캡에 부착되거나, 상기 저널 캡의 스커트를 덮는 축을 이루도록 상기 내부 레이스의 외부에 축 방향으로 상기 저널 캡에 대하여 고정된 지지부에 부착되는 자기 인코더 링을 포함하고,
상기 저널 캡은 하나 이상의 개방 홀을 포함하는 기부와, 상기 내부 레이스를 직접적으로 또는 간접적으로 축 방향으로 누르는 선단부를 구비하는 스커트를 포함하고, 상기 저널 캡은 큰 외부 직경 D1을 가지며,
상기 자기 인코더 링은 D1보다 작은 외부 직경 D2를 갖는다.
본 발명의 또 다른 양상에 따르면, 차축 저널용 계기화 조립체에 관한 것으로서, 상기 조립체는:
- 하나 이상의 개방 홀을 구비한 기부, 및 기하학적 기준 축을 정하고 상기 기부의 반대편에 축 방향 지지면을 구성하는 선단부를 포함하는 스커트를 포함하는 저널 캡,
- 상기 저널 캡에 직접적으로 또는 간접적으로 부착되는 자기 인코더 링, 및
- 상기 저널 캡에 대하여 상기 자기 인코더 링을 축 방향으로 차단하고 그리고/또는 반경 방향으로 색인(indexing)하는 수단을 포함한다.
상기 계기화 조립체가 이렇게 형성되어 차축 저널에 장착될 수 있다.
바람직하게는, 상기 인코더 링은 기부와 상기 저널 캡의 선단부 사이에 축 방향으로 위치할 수 있다. 그러면, 상기 인코더 링은 저널 캡의 원통형 샤프트를 반경 방향으로 직접적으로 또는 간접적으로 누를 수 있다.
상기 인코더 링은, 축 방향 차단을 위한 수단의 전부 또는 일부를 구성하는, 저널 캡의 축 방향 환형 어깨부를 직접적으로 또는 간접적으로 축 방향으로 누를 수 있다.
상기 인코더 링은 저널 캡에 부착된 환형 지지부에 부착될 수 있다. 다양한 실시예에 따르면:
- 상기 지지부는 저널 캡의 어깨부와 상기 지지부에 접혀 꺾이는 저널 캡의 가장자리 사이에 축 방향으로 끼일 수 있다.
- 상기 지지부는 상기 저널 캡의 리세스를 뚫고 들어가기 위하여 변형될 수 있다.
- 상기 리세스는, 상기 리세스가 환형이 되게 하기 위하여, 저널 캡의 선단부에 반대편으로 회전된 축 방향 개구 또는 외부를 향하여 반경 방향으로 회전된 개구를 포함할 수 있고,
- 상기 지지부는 상기 저널 캡의 어깨부를 축 방향으로 누른다.
실시예에 따르면, 축 방향 차단을 위한 수단들은, 저널 캡으로 인코더 링의 수용을 위한 폐쇄 체적를 형성하는 환형 보호 덮개를 포함한다. 상기 덮개는 특히 저널 캡 상에 구속되거나 클림프될 수 있다. 상기 인코더 링은 저장 단계 동안에, 이어지는 차축 저널의 조립하는 동안뿐만 아니라, 조립체의 이후 사용 동안에 이러한 방식으로 특히 잘 보호된다.
본 발명의 또 다른 양상에 따르면, 본 발명은 상술한 바와 같이 차축 저널에 계기화 조립체를 조립하는 방법에 관한 것으로, 상기 방법은:
- 기계적으로 긴밀한 서브 조립체를 형성하기 위하여 계기화 조립체를 조립하는 단계, 및
- 상기 기계적으로 긴밀한 서브 조립체를 상기 차축 저널에 조립하고, 상기 저널 캡의 기부의 홀을 통하여 연장되는 하나 이상의 나사산 로드를 사용하여 조이는 단계를 포함한다.
차축 저널에 조립하는 단계 동안에, 긴밀한 서브 조립체에 미리 조립된 계기화 조립체와 통합된 부분인 인코더는 충격으로부터 보호된다.
도 1은 본 발명의 제1 실시예에 따른 계기화 조립체를 구비한 철도 차축 저널의 길이방향 단면도이다.
도 2는 도 1의 저널의 계기화 조립체를 상세하게 나타내는 도면이다.
도 3 내지 도 24는 선택적인 실시예들을 나타내는 도면이다.
명확성을 위하여, 동일하거나 유사한 요소들은 모든 도면에서 동일한 도면부호로 표기하였다.
첨부된 도면을 참조하여, 다음의 상세한 설명을 읽음으로써 본 발명의 다양한 특징들, 세부 사항 및 장점들이 명확해 질 것이다.
도 1은 하나 이상의 내부 레이스(16A), 하나 이상의 외부 레이스(18) 및 롤링 본체(20A, 20B)를 포함하는 베어링(14)을 사용하여 차축 박스(12) 내부에서 회전하게 장착된 기차의 차축 저널(10)을 도시한다. 여기서, 본 발명의 실시예의 특징을 한정하는 것은 아니나, 상기 베어링은 2열의 롤링 본체들을 갖고, 상기 롤링 본체(20A, 20B)들은 테이퍼진 롤러들로 구성되며, 이러한 롤러들은 외부 레이스(18)에서 2개의 경로로 구르고, 두 개의 내부 레이스(16A, 16B) 상에서 롤러(20A, 20B)들의 각 열은 스페이서(22)로 분리된다.
차축 저널의 회전 축(ZZ)은 장치의 기준 축을 구성한다. 내부 레이스(16A, 16B)들은 차축 저널의 원통형 샤프트(10.1)에 압입(press-fitted)된다. 스페이서(24)는 내부 레이스(16A, 16B)들과 차축 저널(10)의 어깨부(10.2) 사이에 삽입된다. 상기 조립체를 축 방향으로 유지하기 위하여, 기부(26.1)와 스커트(26.2)를 갖는 저널 캡(26)은 고정 수단, 여기서 저널 캡(26)의 기부(26.1)에 전동 공구로 가공된 구멍(26.3)을 통하여 연장되는 스크류(28)를 사용하여 저널(10)의 자유 단부(10.3)에 부착되고, 차축 저널(10)의 상기 자유 단부(10.3)에 나사산 홀(10.4)들에 스크류 결합된다. 하나 또는 몇몇의 스페이서(30)들은 저널 캡의 스커트의 자유 단부(26.6)와 베어링의 내부 레이스(16A, 16B)들 사이에 삽입될 수 있다. 차원 체인(dimensional chain)은 기 설정된 조립 토크로 잠금 스크류(28)의 스크류 결합 동안에, 저널 캡(26)은 만일 스페이서들이 제공된다면 스페이서(22, 24, 30)들을 사용하여 어깨부(10.2)의 방향으로 베어링의 내부 레이스(16A, 16B)에 축 방향으로 힘을 가하게 된다.
외부 레이스(18)는 차축 박스(12)의 원통형 하우징(12.1)에 장착되고, 저널 캡(26)을 덮는 뚜껑(12.2)에 의해 폐쇄된다.
상기 레이스(16A, 16B, 18)들은 그들 사이의 롤링 본체들을 위한 체적(14.1)의 범위를 정하며, 그 체적은 접촉, 부하의 손실 또는 베어링의 오염물의 침투와 윤활유의 넘침을 제한하는 배플(baffle)이 없이 밀폐 시스템(32A, 32B)에 의해 축 방향으로 폐쇄되며, 이 실시예에서 그들 사이의 범위를 정하는 디플렉터(deflector)들에 의해 구성된다. 또한, 도 1은 정기적으로 베어링을 윤활유로 재충전할 수 있게 하는 채널(34)로 구별된다.
조립체는 회전 부분과 결합된 인코더 링(36) 및 고정 부분, 즉 차축 박스 하우징과 결합된 센서(38)로 구성된 계기화 세트로 구비되어 제공된다. 주목할 만한 것은, 상기 계기화 세트는, 베어링과 차축 박스의 뚜껑의 축 방향 단부 사이에, 베어링의 외부에 축 방향으로 위치한다는 것이다.
인코더(36)는 그 주변 환경에 따라서 연속적으로 복수의 N극 및 S극을 갖는 자기화 링으로 구성된다. 센서(38)는 인코더 링의 맞은편에 이격되어 있고, 이러한 방식으로 차축 저널의 회전 동안에 N극과 S극의 경로에 의해서 유도된 전자기장의 변화를 감지한다. 이러한 계기화 세트는 적어도 다른 정보에 부가될 수 있는 예를 들면 차축의 각 위치 또는 차축의 축 방향 변위에 관한, 차축 회전 속도 정보를 제공한다.
도 2에서 더욱 구체적으로 볼 수 있듯이, 저널 캡의 어깨부(26.5)에 의한 일 측과 상기 환형 지지부의 어깨부(40.1)에 의한 타 측으로 축 방향 범위가 정해진 반경 방향 리세스에서, 인코더(36)는 저널 캡의 스커트(26.2)의 외부 원통형 샤프트(26.4)에 압입된 환형 지지부(40)에 부착된다. 주목할만한 것은, 어깨부(26.5)에서 저널 캡의 큰 외부 직경(D1)은 인코더 링의 외부 직경(D2)보다 크다는 것이다. 마찬가지로, 어깨부(40.1)에서 측정된 환형 지지부(40)의 큰 외부 직경 D3는 인코더 링의 외부 직경 D2보다 크다. 비-자기성 물질로 구성된 얇은 두께의 원통형 스커트(42.1)를 포함하는 덮개(42)는 환형 지지부(40)와 인코더(36)를 덮고, 인코더(36)가 배치된 리세스를 폐쇄한다. 저널 캡의 스커트의 자유 단부(26.6)는 평면형 환상 표면을 형성한다. 환형 지지부(40)는 저널 캡의 스커트의 상기 단부(26.6)의 평면형 표면의 마주하여 접촉하는 환상 평면형 벽으로 구성된 기부(40.2)를 구비한다. 마찬가지로, 상기 덮개는 상기 환형 지지부의 기부(40.2)를 덮게 되는 평면형 환형 벽으로 구성된 기부(42.2)를 포함한다.
도 2에서, 저널 캡(26), 환형 지지부(40), 인코더(36) 및 덮개(42)로 구성된 계기화 서브 조립체가 차축 저널에 조립하기 전으로 도시된다. 주목할 만한 것은, 상기 덮개의 스커트(42.1)의 자유 단부는 저널 캡(26) 또는 상기 지지부(40)에 억지끼워 맞추어지며(force-fitted), 이러한 방식으로 상기 서브 조립체는 기계적으로 긴밀해 진다. 따라서, 인코더(36)의 손상의 위험이 없이 전체로서 다루어질 수 있다.
차축 저널(10)의 조립 동안에, 상기 덮개(42)와 상기 환형 지지부(40)는 차축 캡의 스커트의 평면형 단부 표면(26.6)과 스페이서(30) 사이에 끼이게 되어, 이러한 부품들은 심지어 강한 진동들의 경우에도 이후의 어떠한 상대적인 움직임을 방지할 수 있게 된다.
도 3의 실시예에 따르면, 환형 지지부(40)는 또한 덮개를 대체한다. 이를 위하여, 환형 지지부는 저널 캡의 원통형 샤프트(26.4)에 압입되는 부분과 얇은 두께를 갖는 두 번째 단부 부분을 구비한 스커트(40.3)를 포함한다. 특히, 폐쇄 보호 공간은, 환형 지지부(40)의 스커트(40.3)의 단부 부분과 함께, 두 개의 부분들 사이의 연결 지점(junction)을 형성하는 지지부의 어깨부(40.1)와 저널 캡의 어깨부(26.5) 및 저널 캡의 원통형 샤프트(26.4)의 사이로 이렇게 범위가 정해진다. 상기 폐쇄 보호 공간에는 예를 들면 오버몰딩(overmoulding)에 의해 환형 지지부에 고정된 인코더 링(36)이 배치된다.
도 4의 실시예에 따르면, 인코더 링(36), 탄소성-페라이트(elasto-ferrite) 또는 소탄성-페라이트(plasto-ferrite) 물질 또는 희토류(NdFeB 또는 SaCo)가 도핑된 세라믹 타입의 자기성 물질로 만들어지고, 스탬프된 강철(stamped steel)로 만들어진 컵(40A)에 오버몰드 되고, 도 2의 실시예와 유사하게 그 자체로 환형 지지부(40)에 억지끼워 맞추어진다. 컵(40A)은 저널 캡의 어깨부(26.5)와 환형 지지부의 스커트(40.3) 사이에 축 방향으로 끼이게 된다. 긴밀한 유닛을 형성하기 위하여, 비-자기성 물질(42)로 만들어진 덮개는 환형 지지부에 압입되고, 그 스커트(42.1)의 단부(42.3)는 저널 캡에 크림프(crimp)된다. 차축 저널(10)의 서브 조립체의 조립 동안에, 축 방향 힘은 스크류(28)들에서 저널 캡의 어깨부(26.5), 환형 컵(40A), 환형 지지부(40), 덮개(42) 및 스페이서(30)를 통하여 베어링의 내부 레이스(16A, 16B)들로 전달된다.
도시되지 않은 실시예에 따르면, 도 4에서 실시된 것과 유사한 방식으로, 도 2의 덮개(42)의 스커트(42.1)의 단부가 또한 구속될 수 있다.
도 5의 실시예는 도 3으로부터 직접적으로 도출되며, 오직 환형 지지부(40)의 형상만이 다르고, 인코더 링(36)의 하우징의 환형 체적를 완전히 덮도록, 상기 지지부의 스커트(40.3)는 저널 캡(26)의 큰 직경 상에 압입된다.
도 6의 실시예에 따르면, 인코더 링(36)은, 측정에 대한 차폐를 형성하지 않도록 이 경우에 적어도 부분적으로 비-자기성 물질로 만들어진 저널 캡의 스커트(26.2)의 내부에 수용되고 환형 지지부(40)에 부착된다.
도 7 내지 도 10에 도시된 실시예들은 인코더 링(36)이 저널 캡(26)에 직접적으로 부착된다는 점에서 상술한 실시예들과 구별될 수 있다.
도 7의 실시예에 따르면, 인코더 링(36)은 저널 캡의 환형 홈(26.7)에 수용되고, 외부 방향으로 반경 방향으로 개방되며, 두 개의 어깨부에 의하여 축 방향으로 범위가 정하여 진다. 이와 같이, 부품의 수를 최소화함으로써, 취급 중의 충격에 대한 인코더의 만족스러운 보호가 달성된다.
상기 보호의 개선을 위하여, 한편 적어도 부분적으로 비-자기성 덮개(42)가, 도 8에 도시된 바와 같이, 인코더 링의 하우징의 홈(26.7)을 완전히 폐쇄하고 저널 캡에 압입되는 스커트(42.1)를 구비하여 부가될 수 있다. 차축 저널에 조립하는 동안에 확실한 방식으로 상기 덮개를 부착하기 위하여, 조립된 위치에서, 저널 캡과 베어링 사이에 끼이는, 평면형 벽(42.2)에 의해 연장된 스커트가 제공된다.
도 9의 실시예에 따르면, 또한 인코더 링(36)이 오버몰드 되고 홈(26.8)들 또는 릴리프 다이버(relief diver)들을 구비될 수 있는 스커트의 외부 표면(26.4)에 인코더(36)를 부착하는 것이 제공될 수 있고, 이러한 방식으로 잠금을 향상시키게 된다. 이러한 최소한의 실시예에서, 인코더의 보호가 어깨부(26.5)를 형성하는 저널 캡(26)의 큰 직경 D1 부분에 의해서 제공될 수 있으며, 바람직하게는 상기 저널 캡의 직경은 인코더 링의 직경 D2보다 커야 한다. 한편, 인코더 링의 폐쇄 하우징을 구성하기 위하여, 도 10에 도시되었듯이, 도 7의 실시예와 그 구조 및 그 기능이 유사한 덮개(42)가 마련될 수 있다.
도 11의 실시예는 도 7의 실시예에 대하여 선택적인 실시예를 구성하고, 부분적으로 도 8과 실시예를 구성하며, 도브테일 형상의 구역을 갖는 환형 홈(26.7)과 상기 홈(26.7)에 대한 상기 링(36)의 고정을 향상시키기 위해 대응하는 형상을 갖는 인코더 링(36)에 의해 구별된다. 홈(26.7)과 인코더 링(36)의 결합 형상들은 축 방향 블록을 제공할 수 있고, 저널 캡(26)에 대하여 인코더 링의 회전을 제공할 수 있다. 상기 실시예의 부품들의 수가 특히 감소하고, 동시에 차축 저널에 인코더를 구비한 저널 캡에 의하여 구성된 계기화 서브 조립체의 조립 단계에서 인코더 링의 우수한 보호를 제공한다. 해당되는 경우에, 비-자기성 덮개가 인코더 링을 덮을 수 있다. 바람직하게는, 홈(26.7)이 스커트(26.2)에서 보다는 저널 캡의 기부(26.1)의 두께로 구성된다는 점에서, 이러한 방식으로 저널 캡을 기계적으로 약화시키지 않게 되고, 해당되는 경우에 차축 박스의 고정 부분과 회전 부분 사이의 저널 캡에 의하여 전달되는 전류의 흐름을 방해하지 않게 된다.
도 12 및 도 13은 본 발명의 또 다른 실시예에 따른 차축용 베어링과 저널 캡을 구비한 계기화 조립체를 도시한다. 차축 저널(10)에는 내부 레이스(16A), 롤링 본체(20A)들 및 외부 레이스(18)를 포함하는 베어링이 장착된다. 베어링의 내부 공간(14.1)을 고립시키고 범위를 정하기 위하여, 몇몇의 디플렉터(32A)들 또는 밀폐 시스템들이 마련될 수 있다. 여기서, 제1 디플렉터(321A)는 고정된 외부 레이스(18)에 연결되고 동시에 제2 디플렉터(322A)는 회전하는 내부 레이스(16A)에 연결된다.
차축 저널(10)의 단부에 배치된 저널 캡(26)이 구비된다. 저널 캡(26)은 이 두 개의 부품들 사이에 축 방향으로 삽입되는 제2 디플렉터(322A)들을 사용하여 내부 레이스(16A)를 간접적으로 축 방향으로 누르게 된다. 저널(10)에 저널 캡(26)을 잠그는 것은 저널(10)의 단부를 덮는 저널 캡(26)의 평평한 기부(26.1)에 만들어진 홀(26.3)을 통하여 연장된 예를 들면 육각 헤드를 갖는 하나 이상의 스크류(28)에 의하여 실행된다.
잠금 플레이트(50)가 특히 그리고 공지된 방식으로 연결 스크류 또는 스크류(28)들을 회전하여 잠그기 위해 마련된다. 이 기능을 수행하기 위하여, 잠금 플레이트(50)는 스크류(28)들의 어떠한 풀림을 방지하기 위하여 스크류 헤드 또는 스크류 헤드(28)들에 졉혀질 수 있는 러그(lug)(50.4)들을 갖는 중앙의 컷-아웃(cut-out)(50.3)과 하나 또는 몇몇의 연결 스크류(28)들의 통로를 위한 오리피스(50.2)들을 구비한 단부 디스크(50.1)를 포함한다.
본 발명에 따르면, 잠금 플레이트(50)는 저널 캡(26)의 단부에 장착될 수 있고, 보다 구체적으로 그 외부 원통형 벽의 전부 또는 일부를 덮을 수 있는 스커트(50.5)를 더 포함한다. 도 12에 도시된 바와 같이, 스커트(50.5)의 선단부(50.6)는 저널 캡(26)의 외부 벽에 형성된 원통형 샤프트(26.11)에 압입되도록 형성된다. 폐쇄 원통형 체적은 저널 캡(26)의 원통형 표면(26.4)과 스커트(50.5) 사이에 형성되고, 샤프트(26.11)와 저널 캡(26)의 축 방향 단부 사이에 축 방향으로 그리고 원통형 샤프트(26.11)에 대하여 반경 방향으로 뒤에 위치한다.
저널 캡의 표면(26.4)의 맞은편의 스커트(50.5)의 표면은, 예를 들면 오버몰드에 의하여 그 위에 부착될 수 있는 환형 자기 인코더(36)에 의하여 덮인다. 잠금 플레이트(50) 또는 적어도 스커트(50.5)는 여기서 예를 들면 알루미늄, 구리, 또는 특정 종류의 스테인리스 강을 기본으로 한 비-자기성 물질로 구성된다.
이러한 배치는 바람직하게는 저널 캡(26)과 잠금 플레이트(50) 사이에 반경방향으로 위치한 폐쇄 체적에 내에 자기 인코더(36)를 보호할 수 있게 한다.
상술한 실시예의 선택적인 실시예가 도 14에 도시된다. 이 경우에 인코더(36)가 저널 캡(26)의 외부 벽에 압입되고, 그 축 방향 단부 부근에서 잠금 플레이트(50)의 비-자기성 스커트(50.5)에 의하여 덮인다.
도 15에 도시된 또 다른 선택적인 실시예에 따르면, 인코더(36)는 잠금 플레이트(50)의 스커트(50.5)와 저널 캡(26)에 의하여 범위가 정해지는 체적 내에 위치한 컵(36.1)에 전체적으로 부착될 수 있다. 상기 컵(36.1)은 그 자체로 인코더(36)를 지지하는 원통형 스커트(36.2)와 잠금 플레이트(50)의 기부(50.1)와 저널 캡(26) 사이에 축 방향으로 끼이는 기부(36.3)를 포함한다. 상기 컵의 기부(36.3)는 바람직하게는 심지어 상당한 진동이 있는 경우에도, 시간에 대하여 매우 큰 신뢰성을 갖고 인코더(36) 및 컵(36.1)을 기계적으로 유지하도록 잠금 스크류 또는 스크류(28)들에 의해 관통된다.
도 12 내지 도 15의 상술한 실시예에서, 잠금 플레이트(50)의 스커트(50.5)와 기부(50.1)는 일체형 부품이고, 비-자기성 물질로 만들어진 부품으로 제조된다. 한편, 도 16의 선택적인 실시예에 따르면, 잠금 플레이트(50)의 기부(50.1)에 부가되는 스커트(50.5)를 제공하는 것을 고려할 수 있다. 그러면, 잠금 플레이트(50)는 상기 스커트(50.5)의 각이 진 위치에 색인(indenxation) 릴리프(50.7)를 구비하여 마련될 수 있다. 두 개의 부품으로의 구성은 그 각각의 기능들을 적용하기 위하여 상기 기부와 상기 스커트의 물질들의 선택을 최적화할 수 있다는 장점을 제공한다. 이러한 상황에서, 특히 플레이트의 기부(50.1)는 비-자기성 물질일 필요는 없다. 선택적인 조립체에 따르면, 인코더를 구비하여 제공된 스커트(50.5)는 저널 캡(26)에 잠금 플레이트(50)를 조립하기 전에, 기부(50.1)에 미리 조립된다. 선택적으로, 스커트(50.5)는 저널 캡(26)에 미리 조립될 수 있고, 잠금 플레이트가 두 번째 단계로 장착된다.
도 17 내지 도 19는 본 발명에 따른 차축 박스의 또 다른 실시예의 다양한 도면들을 도시한다. 동일한 도면 부호를 갖는, 공통되는 요소들에 대하여 상술한 실시예의 설명이 참조될 수 있을 것이다. 상기 실시예는, 도 18에 도시되어 있듯이, 상술한 실시예들과 인코더(36)의 잠금을 위한 특정 지지부(40)가 존재하고 귀 전류 루프를 실행하기 위하여 집전 장치(60)가 존재한다는 점에서 구별된다. 인코더(36)의 지지부(40)는 하나 또는 몇몇의 러그(40.4)들을 갖고 기부(40.2)와 통합된 원통형 스커트(40.3)에 의해 구성되며, 스크류(28)를 잠그기 위한 관통 홀(40.5)이 구비되며, 상기 기부(40.1)는 하나 이상의 개구(40.6)를 갖고, 도시된 예시적인 실시예에서, 상기 개구(40.6)의 수는 개구들을 분리하는 러그(40.4)들의 수와 동일하다.
인코더(36)는 외부 방향으로 반경 방향으로 회전된 스커트(40.3)의 표면에 오버몰드 된다. 지지부(40)와 인코더(36)에 의하여 구성된 총체는 저널 캡의 원통형 샤프트(26.4)에 압입되고, 저널 캡의 기부(26.1)의 축 방향 단부와 중간 어깨부(26.5) 사이에 위치한다. 바람직하게는, 원통형 샤프트(26.4)가 저널 캡의 기부(26.1)의 두께로 구성되고, 이러한 방식으로 스커트(26.2)를 기계적으로 약하게 하지 않으며 그리고 해당되는 경우에 회전하는 장치와 차축 박스(12)의 하우징(12.1) 사이에 전류의 흐름을 방해하지 않는다.
비-자기성 물질로 만들어진 얇은 금속 시트로 구성된 환형 보호 덮개(42)는 저널 캡에 클림프되고, 이러한 방식으로 저널 캡(26)과 인코더의 지지부(40)로 인코더(36)에 대한 폐쇄 환형 공간을 형성하게 된다. 이 실시예에서 주목할 만한 것은, 인코더의 큰 직경 D2이 저널 캡의 큰 직경 D1보다 작고, 어깨부에서 측정했을 때, 보호 덮개의 큰 직경 D3'보다 작다는 것이다.
인코더(36)의 지지부의 배치 및 잠금은, 해당되는 경우에 또한 차축 저널(10)에 저널 캡(26)을 잠금는 것을 동시에 할 수 있는 잠금 스크류(28)들에 의하여 제공된다. 상기 잠금은 강한 진동을 받기 쉬운 혹독한 환경의 경우에도, 시간에 대한 우수한 기계적 내구성을 보장한다. 해당되는 경우에, 또한 인코더의 지지부(40)는, 탭(40.7)이 잠금 스크류의 헤드로 접혀 꺾인 잠금 스크류들에 대한 잠금 플레이트를 구성할 수 있다.
더 나아가, 귀 전류 플레이트(60.1)가 특정 스크류(60.2)를 사용하여 저널 캡(26)에 부착된다. 상기 스크류(60.2)는 인코더의 지지부(40)의 개구(40.6)들 중 하나에 위치하고, 이러한 방식으로 귀 전류 플레이트(60.1)는 저널 캡(26)과 직접 접촉하게 된다. 예시적인 실시예에서, 스크류(60.2)는 차축 저널(10)로 직접적으로 뚫고 들어가지 않으며, 차축 저널(10)에 대한 저널 캡(26)의 잠금 스크류를 구성하지 않는다. 그러나 실시예에 도시되지 않았으나, 또한 플레이트(60.1)를 잠그기 위하여 차축 저널(10)에 저널 캡(26)의 잠금 스크류(28)들 중 하나를 사용하는 것을 고려할 수 있다. 집전 장치(60)의 브러시(60.3)들은, 차량의 전기적 장치 및 레일들 사이의 순환 전류를 위한 전기적 경로를 구성하도록, 차축 박스의 뚜껑(12.2)과 일체화되고, 차축과 일체화된 회전 장치의 일부인 상기 플레이트에 슬라이딩 접촉하게 된다.
도 20 내지 도 23의 실시예들은 충격과 진동의 관점에서 혹독한 환경에서 긴 시간 동안 인코더(36)의 기계적 내구성을 보장하기 위한 다양한 실시예들을 나타낸다.
도 20에 도시된 선택적인 실시예에 따르면, 인코더(36)는 저널 캡(26)의 원통형 샤프트(26.4)에 그 자체로 억지끼워 맞춰지고, 단부 어깨부(26.5)에 의해 한정되는, 지지부(40)에 오버몰드되거나 압입된다. 그러면 저널 캡의 가장자리(26.9)는 지지부(40) 쪽으로 클림핑(crimping)함으로써 접혀 꺾이고, 이러한 방식으로 인코더의 지지부(40)는 어깨부(26.5)와 플랩(26.9)에 의하여 양쪽 측면으로 축 방향으로 구속된다. 인코더의 지지부(40)는 큰 직경 D3이 인코더의 외부 직경 D2보다 긴 어깨부(40.1)를 그 자체로 포함하고, 그에 따라 조립 상태에서 인코더의 보호를 제공한다. 이러한 보호는, 예를 들면 지지부에 클림핑함으로써 부착된 덮개(42)를 선택적으로 제공함으로써 향상되며, 상기 지지부의 일 단부는 저널 캡의 클림프된 플랩에 의해 끼이고, 또한 상기 지지부의 큰 직경 D3'은 D2보다 길다.
도 21의 선택적인 실시예에 따르면, 인코더(36)의 지지부(40)는 저널 캡의 말단 어깨부(26.5)를 축 방향으로 누르고, 동시에 금속 시트 재질의 지지부는 저널 캡의 환형 홈(26.12)에서 바로 변형되어, 그에 따라 구속됨으로써 축 방향 스톱을 형성하게 된다. 또한, 추가적인 보호 덮개(42)는 이 선택적인 실시예에서 지동륜을 사용하여 같은 작동 동안에 동시에 구속되는 지지부(40)와 덮개(42)를 구비하여 제공될 수 있다. 선택적인 실시예에 따르면, 금속 시트 재료는 상술한 축 방향 및 반경방향 스톱을 위하여, 비-환형 홈(26.12)에서 부분적으로 변형될 수 있다.
도 22의 실시예에 따르면, 인코더의 지지부(40)는 상기 지지부(40)의 축 방향 스톱을 제공하기 위하여 저널 캡에 만들어진 환형 축 방향 홈(26.10)에서 접혀 꺾이는 탭(40.8)을 구비한다. 또한, 이 실시예에서 추가적인 보호 덮개(42)가, 홈(26.10)에서 동시에 접혀 꺾이게 되는 지지부와 덮개를 구비하여 마련될 수 있다. 실시예에 따르면, 홈(26.10)은 환형이 아닐 수 있고, 그에 따라 축 방향 및 반경 방향 부가 장치(attachment)가 형성되게 된다.
도 23의 실시예에 따르면, 저널 캡이 베어링(14)의 맞은편에서 선단부(26.6)의 측면은 축 방향으로 개방되고 어깨부(26.5)에 의하여 저널 캡의 기부(26.1)의 측면은 한정되는 원통형 샤프트(26.4)를 갖도록 제공된다. 인코더의 지지부(40)는 저널 캡의 상기 원통형 샤프트(26.4)에 구속되고, 저널 캡의 단부(26.6)에 대하여 축 방향으로 뒤에 위치한다. 상기 구속으로 축 방향 스톱과 회전에 대한 스톱을 제공한다. 덮개(42)가 또한 마련될 수 있다. 혹독한 환경에 축 방향으로 이동하는 경우에 인코더의 축 방향 변위를 제한하기 위하여, 인코더 링(36)의 지지부(40)가 스페이서(30)로부터 이격되더라도, 이 부품들 사이의 공차는 조립 후에 작아지게 된다.
도 24의 실시예는 인코더(36)가 저널 캡(26)의 스커트(26.2)의 내부 원통형 벽에 부착된 경우에 관한 것으로, 내부 레이스(16A)를 직접적으로 또는 중첩된 디플렉터(32A)로 누르는 스페이서(30)의 맞은편에 있게 된다. 상기 구성에서, 스커트(26.2)는 비-자기성 물질로 구성되어야 하며, 그에 따라 인코더의 신호는 스커트(26.2)의 외부에 반경방향으로 위치한 센서에 의해 감지될 수 있다. 바람직하게는 스페이서는 센서에 의해 추적된 전자기 신호의 증폭의 거울 효과(mirror effect)를 돕기 위하여, 자기성 물질로 만들어진다. 스페이서(30)는 인코더(36)의 조립 후에 저널 캡(26)에 억지 끼워 맞추어 지는 것이 바람직하나, 차축 저널에 상기 서브 조립체를 조립하기 전에는 이러한 방식으로 조립체 상태 동안에 인코더(36)를 보호하게 된다.
다수의 실시예들이 본 발명의 범위를 벗어나지 않고도 가능하다. 지지부는 특히 기부가 없는 인코더 링에 대하여 제공될 수 있다. 이러한 경우에, 차축 저널의 조립 동안에 저널 캡과 내부 레이스 또는 레이스들과의 사이에 지지부의 끼임이 없다는 점에서, 저널 캡과의 관계에서 지지부의 확실한 조임을 제공할 필요가 있다. 동일한 설명이 덮개에 적용된다.
스페이서가 내부 레이스 또는 베어링의 레이스와 저널 캡 사이에 삽입될 필요가 없다. 인코더 링 또는 덮개를 위한 지지부가 있는 경우, 또한 상기 인코더 링 또는 덮개는 스페이서 기능을 제공할 수 있다.
마지막으로, 다른 실시예들을 실행하기 위하여, 다양한 실시예들의 기술적 특징들을 함께 조합하는 것이 가능하다.

Claims (15)

  1. 차축 저널용 계기화 조립체로서,
    - 하나 이상의 개방 홀(26.3)을 구비한 기부(26.1), 및 기하학적 기준 축(ZZ)을 정하고 상기 기부의 반대편으로 축 지지면을 구성하는 선단부(26.6)를 구비한 스커트(26.2)를 포함하는 저널 캡(26); 및
    - 상기 저널 캡(26)에 직접적으로 또는 간접적으로 부착된 자기 인코더 링(36)을 포함하고,
    상기 저널 캡(26)에 대하여 상기 자기 인코더 링(36)을 축 방향으로 차단하거나, 반경 방향으로 색인하거나, 또는 축 방향으로 차단하고 반경 방향으로 색인하는 수단들을 더 포함하는 것을 특징으로 하는 차축 저널용 계기화 조립체.
  2. 제 1 항에 있어서,
    상기 인코더 링(36)은 상기 기부와 상기 저널 캡의 선단부 사이에 축 방향으로 배치되는 것을 특징으로 하는 계기화 조립체.
  3. 제 2 항에 있어서,
    상기 인코더 링(36)은 상기 저널 캡(26)의 원통형 샤프트를 직접적으로 또는 간접적으로 누르는 것을 특징으로 하는 계기화 조립체.
  4. 제 1 항 내지 제 3 항 중 어느 한 항에 있어서,
    상기 인코더 링(36)은 상기 저널 캡(26)에 오버몰드되거나 힘을 가하여 장착되는 것을 특징으로 하는 계기화 조립체.
  5. 제 1 항 내지 제 4 항 중 어느 한 항에 있어서,
    상기 인코더 링(36)은 상기 저널 캡(26)의 축 방향 환형 어깨부를 축 방향으로 직접적으로 또는 간접적으로 누르는 것을 특징으로 하는 계기화 조립체.
  6. 제 1 항 내지 제 5 항 중 어느 한 항에 있어서,
    상기 인코더 링(36)은 상기 저널 캡에 부착된 환형 지지부에 부착되는 것을 특징으로 하는 계기화 조립체.
  7. 제 6 항에 있어서,
    상기 지지부는 상기 지지부로 접혀 꺽인 상기 저널 캡의 가장자리와 저널 캡의 어깨부 사이에 축 방향으로 끼이는 것을 특징으로 하는 계기화 조립체.
  8. 제 6 항에 있어서,
    상기 지지부는 상기 저널 캡의 리세스를 뚫고 들어가도록 변형되는 것을 특징으로 하는 계기화 조립체.
  9. 제 8 항에 있어서,
    상기 리세스는 외부 쪽으로 반경 방향으로 회전된 개구를 구비하는 것을 특징으로 하는 계기화 조립체.
  10. 제 8 항에 있어서,
    상기 리세스는 상기 저널 캡의 선단부에 반대편으로 회전된 축 방향 개구를 구비하는 것을 특징으로 하는 계기화 조립체.
  11. 제 8 항 내지 제 10 항 중 어느 한 항에 있어서,
    상기 리세스는 환형인 것을 특징으로 하는 계기화 조립체.
  12. 제 1 항 내지 제 11 항 중 어느 한 항에 있어서,
    상기 축 방향으로 차단시키는 수단은 상기 저널 캡과 함께 상기 인코더 링에 대한 하우징의 폐쇄 체적을 정하는 환형 보호 커버를 포함하는 것을 특징으로 하는 계기화 조립체.
  13. 제 12 항에 있어서,
    상기 커버는 상기 저널 캡에 구속되거나 클림프되는 것을 특징으로 하는 계기화 조립체.
  14. 제 1 항 내지 제 13 항 중 어느 한 항에 있어서,
    상기 인코더 링(36)은 탄소성-페라이트 또는 소탄성-페라이트 또는 희토류로 도핑된 물질로 만들어지는 것을 특징으로 하는 계기화 조립체.
  15. 제 1 항 내지 제 14 항 중 어느 한 항에 있어서,
    - 차축 저널(10), 및
    - 상기 차축 저널에 장착된 하나 이상의 내부 레이스(16A)를 더 포함하고,
    상기 저널 캡(26)은 상기 내부 레이스(16A)의 외부로 축 방향으로 연장되고, 상기 내부 레이스(16A)를 축 방향으로 직접적으로 또는 간접적으로 누르며, 상기 인코더 링(36)은 상기 내부 레이스(16A)의 외부에 축 방향으로 배치되는 것을 특징으로 하는 계기화 조립체.
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