KR20170125158A

KR20170125158A - 볼 스크류 지지구조

Info

Publication number: KR20170125158A
Application number: KR1020160054633A
Authority: KR
Inventors: 이운주; 이영근; 정진호; 신종훈
Original assignee: 주식회사 베어링아트
Priority date: 2016-05-03
Filing date: 2016-05-03
Publication date: 2017-11-14

Abstract

볼 스크류 지지구조가 개시된다. 볼 스크류 너트가 축방향을 따라 이동 가능하게 결합된 볼 스크류 샤프트의 일단은 단열 4점 접촉 볼 베어링에 의해 회전 가능하게 지지되고; 상기 볼 스크류 샤프트의 타단은 부시를 관통해서 삽입되어 회전 가능하게 지지되어; 중량 및 원가 절감을 도모할 수 있다.

Description

볼 스크류 지지구조{BALL SCREW SUPPORTING STRUCTURE FOR GEAR ACTUATOR}

본 발명은 볼 스크류 지지구조에 관한 것으로, 보다 상세하게는 4점 접촉 볼 베어링과 부시를 이용한 볼 스크류 지지구조에 관한 것이다.

일반적으로, 볼 스크류는 외주면에 나선형 홈이 형성된 볼 스크류 샤프트와, 내주면에 나선형 홈이 형성되고 상기 볼 스크류 샤프트와 결합되어 볼 스크류 샤프트의 길이 방향을 따라 전후 혹은 좌우로 이동하는 볼 스크류 너트 및, 상기 볼 스크류 샤프트와 볼 스크류 너트의 나선형 홈에 삽입된 다수 개의 볼을 구비하여, 볼 스크류 샤프트의 회전 운동이 볼 스크류 너트의 직선 운동으로 변환되거나 혹은 그 역방향 운동 변환도 가능한 구조이다.

이러한 볼 스크류는 다양한 산업 분야에서 기계나 장치 등에 널리 이용되고 있는 데, 예를 들면 공작기계나 차량의 조향 장치 혹은 변속기 등에 적용되고 있다.

상기 볼 스크류 샤프트는 통상적으로 구동원으로서 모터와 결합되어, 모터에 의해 회전하게 되는 데, 볼 스크류 샤프트가 모터에 의해 원활하게 회전할 수 있도록 볼 스크류 샤프트의 양단은 베어링에 의해 지지되고 있다.

즉, 종래의 볼 스크류 샤프트의 일단은 반경 방향 하중과 축방향 하중을 동시에 지지할 수 있는 복열 구름 베어링, 예를 들면 텐덤 앵귤러 콘택트 볼 베어링을 사용하여 지지하고, 타단은 단열 구름 베어링, 예를 들면 단열 볼 베어링을 사용하여 지지하고 있었다.

또한 복열 구름 베어링의 축방향 유동을 억제하기 위해 로크 너트를 사용하여 복열 구름 베어링을 고정하고 있고, 단열 구름 베어링은 스냅링을 사용하여 축방향 유동을 방지하고 있었다.

상기와 같이 종래에는 볼 스크류 샤프트를 지지하기 위해 복열 구름 베어링과 로크 너트를 사용함에 따라 볼 스크류 샤프트의 길이가 증대되어야 하고, 이로 인해 중량 증대 및 원가 상승이 수반되는 결점이 있었다.

또한 단열 구름 베어링을 사용하여 볼 스크류 샤프트를 타단을 지지할 경우에 반경 방향 틈새에 따른 축방향 틈새의 변화가 크기 때문에 틈새 관리가 어려운 결점이 있었다.

본 발명의 실시 예는 상기와 같은 문제점을 해소하기 위해 안출된 것으로, 4점 접촉 볼 베어링과 부시를 사용하여 볼 스크류 샤프트를 원활하게 회전할 수 있도록 지지함으로써, 중량 및 원가 절감을 도모할 수 있는 볼 스크류 지지구조를 제공하고자 한다.

본 발명의 실시 예에 따른 볼 스크류 지지구조는, 볼 스크류 너트가 축방향을 따라 이동 가능하게 결합된 볼 스크류 샤프트의 일단은 단열 4점 접촉 볼 베어링에 의해 회전 가능하게 지지되고; 상기 볼 스크류 샤프트의 타단은 부시를 관통해서 삽입되어 회전 가능하게 지지된 것을 특징으로 한다.

상기 볼 스크류 샤프트의 외주면에는 나선형 홈이 원주 방향을 따라 연속되고 축방향 따라 연장되게 형성되고; 상기 볼 스크류 너트의 내주면에도 나선형 홈이 원주 방향을 따라 연속되고 축방향 따라 연장되게 형성되며; 상기 볼 스크류 너트의 내부에는 다수 개의 볼이 삽입될 수 있다.

상기 볼 스크류 너트에는 포크가 구비될 수 있다.

상기 볼 스크류 샤프트의 일단의 내부에는 축방향으로 스플라인이 형성될 수 있다.

상기 단열 4점 접촉 볼 베어링은 내륜 궤도면을 구비한 내륜; 외륜 궤도면을 구비한 외륜; 상기 내륜의 내륜 궤도면과 상기 외륜의 외륜 궤도면 사이에 개재된 다수 개의 볼 전동체; 및 다수 개의 볼 전동체를 지지하는 케이지를 각각 포함할 수 있다.

상기 내륜의 내주면에는 반경 방향으로 파여지고 원주 방향으로 연속된 스냅링 홈이 형성되고; 상기 볼 스크류 샤프트의 일단의 외주면에도 반경 방향으로 파여지고 원주 방향으로 연속된 스냅링 홈이 형성되어, 상기 내륜과 상기 볼 스크류 샤프트가 억지끼워맞춤되는 동시에 상기 내륜의 스냅링 홈과 상기 볼 스크류 샤프트의 스냅링 홈에 스냅링이 삽입될 수 있다.

상기 볼 스크류 샤프트는 하우징의 내부에 삽입되고; 상기 하우징에는 상기 외륜의 축방향 유동을 방지하기 위해 상기 외륜의 한쪽 부위와 인접해서 고정링이 장착될 수 있다.

상기 부시는 축방향으로 서로 대향하는 양측면이 개구되게 형성되고; 상기 볼 스크류 샤프트의 타단이 상기 부시에 삽입되어 회전 가능하게 지지될 수 있다.

본 발명의 실시 예에 따른 볼 스크류 지지구조에 의하면, 볼 스크류 샤프트의 일단을 4점 접촉 볼 베어링을 매개로 회전 가능하게 지지함에 따라 축방향 하중 및 반경 방향 하중을 동시에 효과적으로 지지할 수 있다.

종래의 복열 구름 베어링 및 단열 구름 베어링을 대신하여 단열 4점 접촉 볼 베어링과 부시를 사용하여 볼 스크류 샤프트를 지지함에 따라 원가 절감 및 소형화가 가능한 장점이 있다.

내륜의 내주면 및 볼 스크류 샤프트에 각각 스냅링 홈을 형성하고, 상기 스냅링 홈에 스냅링을 장착하여 단열 4점 접촉 볼 베어링의 내륜을 볼 스크류 샤프트에 고정하고, 외륜은 고정링을 사용하여 하우징에 고정시킴에 따라 종래에 로크 너트를 사용하여 베어링을 고정하는 경우보다 레이 아웃 측면 및 원가 절감 측면에서 유리한 효과가 있다.

도 1은 본 발명의 실시 예에 따른 볼 스크류 지지구조의 단면도이다.

이하, 본 발명의 실시 예를 첨부한 도면을 참조하여 상세하게 설명한다.

도 1을 참조하면, 본 발명의 실시 예에 따른 볼 스크류 지지구조는, 볼 스크류 샤프트(10)의 양단을 회전 가능하게 지지하는 구조로서, 볼 스크류 샤프트(10)의 일단은 단열 4점 접촉 볼 베어링(20)을 매개로 회전 가능하게 지지되고, 볼 스크류 샤프트(10)의 타단은 부시(30)에 삽입되어 회전 가능하게 지지되는 것을 특징으로 한다.

볼 스크류 샤프트(10)의 외주면에는 나선형 홈(12)이 원주 방향을 따라 연속되고 축방향 따라 연장되게 형성될 수 있다.

볼 스크류 너트(40)의 내주면에도 동일한 형태로 나선형 홈이 형성되어, 볼 스크류 샤프트(10)가 볼 스크류 너트(40)를 관통해서 삽입되어 서로 결합된다.

볼 스크류 너트(40)의 내부에는 다수 개의 볼이 나선형 홈에 삽입되어, 볼 스크류 샤프트(10)가 회전하면, 볼 스크류 너트(40)는 볼 스크류 샤프트(10)의 축방향을 따라 전후 혹은 좌우로 직선 이동될 수 있다.

이러한 볼 스크류 너트(40)와 볼 스크류 샤프트(10)는, 예를 들면 공작기계의 이송장치에 이용될 수 있고, DCT(Double Clutch Transmission)에 클러치 작동 혹은 기어 이동에 이용될 수 있는 바, 볼 스크류 너트(40)가 DCT에 적용될 경우에는 볼 스크류 너트(40)에 링크가 연결되는 포크(42)가 구비될 수 있다.

볼 스크류 샤프트(10)의 일단의 내부에는 축방향으로 스플라인(14)이 형성될 수 있고, 이 스플라인(14)은 예를 들면 모터의 출력축과 연결될 수 있다.

이에 따라 모터의 출력축이 회전하면, 볼 스크류 샤프트(10)가 함께 회전하면서 볼 스크류 너트(40)를 이동될 수 있다.

단열 4점 접촉 볼 베어링(20)은 기히 공지된 베어링으로서, 내륜 궤도면을 구비한 내륜(22)과 외륜 궤도면을 구비한 외륜(24), 내륜(22)의 내륜 궤도면과 외륜(24)의 외륜 궤도면 사이에 개재된 다수 개의 볼 전동체(26) 및, 다수 개의 볼 전동체(26)를 지지하는 케이지(28)를 각각 포함할 수 있다.

다수 개의 볼 전동체(26)는 원주 방향으로 소정 간격을 두고 배치되지만, 축방향으로 단지 1열(단열)만 형성할 수 있다.

볼 전동체(26)는 내륜의 내륜 궤도면과 외륜의 외륜 궤도면에 각각 2군데에서 접촉하여 4점 접촉할 수 있다.

내륜(22)의 내주면에는 반경 방향으로 파여지고 원주 방향으로 연속된 스냅링 홈이 형성되고, 이에 대응하여 볼 스크류 샤프트(10)의 외주면에도 반경 방향으로 파여지고 원주 방향으로 연속된 스냅링 홈이 형성되어, 내륜(22)의 스냅링 홈과 볼 스크류 샤프트(10)의 스냅링 홈에 스냅링(50)이 삽입됨으로써, 내륜(22)이 볼 스크류 샤프트(10)에 축방향으로 유동되지 않고 고정될 수 있다.

이 때에 내륜(22)에는 볼 스크류 샤프트(10)가 억지끼워맞춤된다.

또한 하우징(60)에는 외륜(24)의 축방향을 따른 한쪽 부위에 고정링(70)이 장착되어, 외륜(24)의 축방향 유동을 방지할 수 있다.

이로써, 단열 4점 접촉 볼베어링(20)은 내륜(22)의 스냅링(50)과 외륜(24)의 고정링(70)을 통해 축방향으로 유동되지 않고 안정되게 제위치를 유지하면서 볼 스크류 샤프트(10)의 일단을 회전 가능하게 지지할 수 있다.

이와 같이 단열 4점 접촉 볼 베어링(20)을 사용하여 볼 스크류 샤프트(10)의 일단을 회전 가능하게 지지함으로써, 볼 스크류 샤프트(10)의 축방향 하중 및 반경 방향 하중을 동시에 효과적으로 지지할 수 있다.

또한 종래의 복열 구름 베어링을 사용할 경우보다 볼 스크류 샤프트의 전장을 축소할 수 있고, 원가 절감 및 소형화가 가능한 장점이 있다.

이와 더불어, 내륜(22)의 스냅링(50)과 외륜(24)의 고정링(70)을 통한 단열 4점 접촉 볼 베어링의 고정 구조는 종래에 로크 너트를 사용하여 복열 구름 베어링을 고정하는 경우보다 레이 아웃 측면 및 원가 절감 측면에서 유리한 효과가 있다.

한편, 부시(30)는 축방향으로 서로 대향하는 양측면이 개구되어, 볼 스크류 샤프트(10)의 타단이 부시(30)를 관통하는 형태로 삽입되어 회전 가능하게 지지될 수 있다.

상기와 같이 부시(30)를 사용하여 볼 스크류 샤프트(10)의 타단을 회전 가능하게 지지함에 따라 종래에 볼 베어링을 사용하여 볼 스크류 샤프트(10)의 타단을 회전 가능하게 지지하는 경우보다 중량 및 원가 절감을 도모할 수 있고, 소형화가 가능한 장점이 있다.

이상과 같이, 본 발명은 한정된 실시 예와 도면을 통하여 설명되었으나, 본 발명은 이에 한정되는 것은 아니며, 본 발명이 속하는 기술분야에서 통상의 지식을 가진 자에 의해 본 발명의 기술 사상과 아래에 기재된 특허청구범위의 균등범위 내에서 다양한 수정 및 변형이 가능하다.

10: 볼 스크류 샤프트
12: 나선형 홈
14: 스플라인
20: 단열 4점 접촉 볼 베어링
22: 내륜
24: 외륜
26: 볼 전동체
28: 케이지
30: 부시
40: 볼 스크류 너트
42: 포크
50: 스냅링
60: 하우징
70: 고정링

Claims

볼 스크류 너트가 축방향을 따라 이동 가능하게 결합된 볼 스크류 샤프트의 일단은 단열 4점 접촉 볼 베어링에 의해 회전 가능하게 지지되고;
상기 볼 스크류 샤프트의 타단은 부시를 관통해서 삽입되어 회전 가능하게 지지된 볼 스크류 지지구조.
제1항에 있어서,
상기 볼 스크류 샤프트의 외주면에는 나선형 홈이 원주 방향을 따라 연속되고 축방향 따라 연장되게 형성되고;
상기 볼 스크류 너트의 내주면에도 나선형 홈이 원주 방향을 따라 연속되고 축방향 따라 연장되게 형성되며;
상기 볼 스크류 너트의 내부에는 다수 개의 볼이 삽입된 것을 특징으로 하는 볼 스크류 지지구조.
제2항에 있어서,
상기 볼 스크류 너트에는 포크가 구비된 것을 특징으로 하는 볼 스크류 지지구조.
제2항에 있어서,
상기 볼 스크류 샤프트의 일단의 내부에는 축방향으로 스플라인이 형성된 것을 특징으로 하는 볼 스크류 지지구조.
제1항에 있어서,
상기 단열 4점 접촉 볼 베어링은
내륜 궤도면을 구비한 내륜;
외륜 궤도면을 구비한 외륜;
상기 내륜의 내륜 궤도면과 상기 외륜의 외륜 궤도면 사이에 개재된 다수 개의 볼 전동체; 및
다수 개의 볼 전동체를 지지하는 케이지;
를 각각 포함하는 것을 특징으로 하는 볼 스크류 지지구조.
제5항에 있어서,
상기 내륜의 내주면에는 반경 방향으로 파여지고 원주 방향으로 연속된 스냅링 홈이 형성되고;
상기 볼 스크류 샤프트의 일단의 외주면에도 반경 방향으로 파여지고 원주 방향으로 연속된 스냅링 홈이 형성되어,
상기 내륜과 상기 볼 스크류 샤프트가 억지끼워맞춤되는 동시에 상기 내륜의 스냅링 홈과 상기 볼 스크류 샤프트의 스냅링 홈에 스냅링이 삽입된 것을 특징으로 하는 볼 스크류 지지구조.
제6항에 있어서,
상기 볼 스크류 샤프트는 하우징의 내부에 삽입되고;
상기 하우징에는 상기 외륜의 축방향 유동을 방지하기 위해 상기 외륜의 한쪽 부위와 인접해서 고정링이 장착된 것을 특징으로 하는 볼 스크류 지지구조.
제7항에 있어서,
상기 부시는 축방향으로 서로 대향하는 양측면이 개구되게 형성되고;
상기 볼 스크류 샤프트의 타단이 상기 부시에 삽입되어 회전 가능하게 지지된 것을 특징으로 하는 볼 스크류 지지구조.