KR20180010981A

KR20180010981A - 임펄스 링 및 임펄스 링을 포함한 센서 베어링 유닛

Info

Publication number: KR20180010981A
Application number: KR1020170087061A
Authority: KR
Inventors: 빈센트 사우셋; 안소니 시모닌
Original assignee: 아크티에볼라게트 에스케이에프
Priority date: 2016-07-21
Filing date: 2017-07-10
Publication date: 2018-01-31
Also published as: CN107642547B; KR102418776B1; US20180024157A1; DE102017210536A1; US10324103B2; CN107642547A

Abstract

본 발명은, 중심축(X10)에 중심이 배열되고 베어링(20)을 포함한 센서 베어링 유닛(10)을 위한 임펄스 링(40)에 관한 것이고, 상기 임펄스 링은 검출 수단(6)에 의해 감지되는 자기장을 발생시키는 자화된 타겟(44)을 포함하고, 베어링(20)의 회전가능한 내부 링(22)에 고정되는 내측 고정 부분(48), 상기 중심축(X10)에 중심이 배열되고 상기 자화된 타겟(44)을 고정하며 반경 방향으로 상기 베어링(20)의 외부 링(24)위에 배열된 외측 축 방향 관형 부분(56), 및 상기 내측 고정 부분(48)과 외측 축 방향 관형 부분(56)사이에서 반경 방향으로 연장되는 중간 부분(50)을 포함하는 원형 타겟 홀더(42)를 포함한다. 상기 중간 부분(50)은, 반경 방향 부분(52), 경사부분(54), 및 복수 개의 보강 리브(58)들을 포함한다.

Description

임펄스 링 및 임펄스 링을 포함한 센서 베어링 유닛{AN IMPULSE RING AND A SENSOR- BEARING UNIT COMPRISING SUCH IMPULSE RING}

본 발명은, 예를 들어 서로 회전가능한 요소들의 회전 속도를 감지하기 위한 회전 운동 감지 장치에서 이용되는 임펄스 링(impulse ring)에 관한 것이다. 본 발명은 또한, 베어링 및 임펄스 링을 포함하고 예를 들어 자동차 산업, 항공산업 및 다른 기술분야에서 이용되는 센서 베어링(sensor bearing) 유닛에 관한 것이다.

오늘날, 센서 베어링 유닛은 자동차 산업 및 항공산업과 같은 광범위한 기술 분야에서 일반적으로 사용된다. 상기 유닛은, 고품질의 신호 및 전송을 제공하는 동시에 상대적으로 간단하고 컴팩트한 장치로 통합될 수 있다.

상기 센서 - 베어링 유닛은 일반적으로, 베어링, 임펄스 링, 전형적으로 자기 임펄스 링 및 상기 임펄스 링을 향하는 검출 수단을 포함한다. 상기 임펄스 링은, 타겟 홀더(target holder) 및 교대로 배열된 N극 및 S극을 포함한 자화 타겟(magnetized target)을 포함하며, 그 수는 베어링 크기, 검출 정밀도 및 특정 적용예에 따라 다르다. 적합한 치수를 가진 베어링에 의해, 상기 타겟 홀더는 상기 베어링의 회전 링에 고정될 수 있고, 검출 수단은 상기 베어링의 비 회전 링 또는 고정된 케이싱에 고정될 수 있다.

자화된 타겟은 자화된 재료로 제조되며 상기 타겟 홀더의 관형 부분에 부착된다. 문헌 제FR-A-2 884 367호에 공지된 설계에 의하면, 상기 타겟 홀더는 베어링의 내부 링에 부착된 내측 부분, 반경 방향 부분, 및 자기 타겟을 고정하는 외측 관형 부분을 포함한다. 상기 반경 방향 부분 및 외측 관형 부분은 직각을 형성하지만 임펄스 링이 작동하는 동안 진동 및 예를 들어 분당 20000회전(rpm)을 초과하는 높은 회전속도에서 손상될 수 있다. 또한, 상기 타겟 홀더의 반경 방향 부분은 외부 링과 간섭을 피하기 위해 축 방향으로 오프셋 된 부분을 포함하지만, 특정 형상은 센서 - 베어링 유닛을 통합하기 위한 공간을 증가시킨다.

본 발명의 목적은 높은 회전 속도 및 진동을 더 잘 견디는 타겟 홀더를 포함고 감소 된 공간에서 센서 - 베어링 유닛과 일체 구성되는 콤팩트 한 디자인을 가진 임펄스 링을 제공하는 것이다.

상기 목적을 위해, 본 발명은 중심축에 중심이 배열되고 베어링을 포함한 센서 베어링 유닛을 위한 임펄스 링에 관한 것이다. 상기 임펄스 링은 검출 수단에 의해 감지되는 자기장을 발생시키는 자화된 타겟을 포함하고, 베어링의 회전가능한 내부 링에 고정되는 내측 고정 부분, 상기 중심축에 중심이 배열되고 상기 자화된 타겟을 고정하며 반경 방향으로 상기 베어링의 외부 링위에 배열된 외측 축 방향 관형 부분, 및 상기 내측 고정 부분과 외측 축 방향 관형 부분사이에서 반경 방향으로 연장되는 중간 부분을 포함하는 원형 타겟 홀더를 포함한다.

본 발명에 의하면, 상기 중간 부분은, 상기 내측 고정 부분으로부터 상기 중심축과 직각을 형성하는 반경 방향 평면을 따라 외측으로 연장되는 반경 방향 부분을 포함한다. 상기 중간 부분은 상기 반경 방향 평면에 대해 경사를 이루고 베어링의 외부 링을 향하는 원추대형 평면을 따르고 상기 반경 방향 부분 및 외측 축 방향 관형 부분사이에서 외측을 향해 연장되는 경사부분을 추가로 포함한다. 상기 중간 부분은, 원주방향을 따라 이격된 복수 개의 보강 리브들을 추가로 포함하고, 상기 보강 리브들은 축 방향으로 돌출하고 상기 반경 방향 부분으로부터 상기 경사 부분을 향해 반경 방향으로 기다랗게 형성된다.

본 발명에 의하면, 높은 회전 속도에서 상기 타겟 홀더의 기계적 저항이 개선된다. 상기 반경 방향 부분에 대한 상기 경사 부분의 경사 및 상기 보강 리브들은 상기 타겟 홀더를 위한 강화 수단을 형성한다.

상기 경사 부분은 예를 들어 반경 방향 중간 부분을 변형하여 용이하게 제조되고 높은 회전 속도에서 관성 하중으로부터 상기타겟 홀더의 변형을 감소시킨다.

상기 외측 축 방향 관형 부분의 중심이 상기 중심축에 배열되고 상기 경사 부분은 상기 중심축, 따라서 상기 회측 축 방향 관형 부분에 대해 경사를 형성한다. 상기 외측 축 방향 부분 및 경사 부분사이에서 교차부에서 변부는 직각을 형성하지 못하고 따라서 상기 교차부에서 타겟 홀더의 기계적 저항을 개선시킨다.

또한, 상기 경사 부분은 센서 베어링 장치의 외측이 아니라 베어링을 향해 기울어진다. 상기 임펄스 링을 수용하기 위한 공간이 감소된다.

보강 리브들은 예를 들어 상기 중간 부분을 축 방향으로 스탬핑 가공하여 용이하게 제조하고, 상기 중간 부분의 두 부분들사이에서 상대 변형을 방지한다.

유리하게, 내측 고정 부분은 상기 중심축에 중심이 배열된 축 방향 관형 부분이며, 반경 방향은 상기 내측 축 방향 관형 부분으로부터 외부를 향해 수직으로 연장된다.

본 발명의 실시예에 의하면, 상기 보강 리브들은 상기 베어링을 향해 축 방향으로 돌출한다. 선택적으로, 상기 보강 리브들은 상기 베어링과 마주보는 방향을 향해 축 방향으로 돌출한다.

본 발명의 실시예에 의하면, 상기 보강 리브들은 상기 중심 축 주위에서 원주방향으로 동일하게 이격된다.

본 발명의 또 다른 실시예에 의하면, 상기 자화된 타겟은 플라스틱 몰딩된 부품이다.

선호적으로, 상기 원추대형 평면을 따르는 경사 부분에 의해 임펄스 링은 중심 축에 대해 60°와 90°사이 선호적으로 75°인 각도를 형성한다.

본 발명은, 중심 축에 중심이 배열되는 정지상태의 외부 링 및 회전가능한 내부 링을 포함한 베어링 및 상기 임펄스 링을 포함한 센서 베어링 유닛에 관한 것이다. 상기 임펄스 링의 타겟 홀더의 내측 축 방향 부분은 상기 내부 링의 내부 보어내에 고정되며, 상기 타겟 홀더의 외측 축 방향 부분은 반경 방향으로 상기 외부 링의 외부 원통형 표면 위에 배열된다. 상기 타겟 홀더의 중간 부분의 반경 방향 부분은 상기 베어링의 내부 링에 대해 축 방향으로 오프셋 배열된다.

본 발명에 의하면, 내부 링 따라서 베어링 및 상기 타겟 홀더의 중간 부분사이에서 스페이서에 의해 반경 방향 간격이 형성된다. 상기 타겟 홀더는 상기 타겟 홀더가 회전하는 동안 정지상태의 외부 링과 간섭되지 않는다.

상기 타겟 홀더는 상기 타겟 홀더의 강화 부분을 포함하고 따라서 상기 정지상태의 외부 링을 향하는 변형으로부터 방지된다. 외부 링 및 타겟 홀더사이의 축 방향 간격이 최소 거리로 설정되고 경사 부분은 상기 외부 링에 대해 감소된 거리를 가지며 설치될 수 있다.

본 발명의 실시예에 의하면, 상기 센서 베어링 유닛은 상기 중간 부분의 반경 방향 부분 및 내부 링사이에서 축 방향으로 배열되고 원형 형상을 가진 스페이서를 추가로 포함한다.

상기 스페이서는 상기 내부 링과 일체로 구성된다. 선택적으로, 상기 스페이서는 상기 내부 링과 별개의 요소이다.

본 발명은 본 발명의 대상을 제한하지 않고 첨부된 도면들의 실시예들을 참고하여 설명된다.

도 1은 본 발명의 제1 실시예를 따르고 임펄스 링을 가진 센서 베어링 유닛을 도시한 축 방향 단면도.
도 2는 상기 임펄스 링의 전방 사시도.
도 3은 상기 임펄스 링의 후방 사시도.
도 4는 본 발명의 제2 실시예를 따르는 임펄스 링을 도시한 후방 사시도.

본 발명을 따르고 도 1에 도시된 센서 - 베어링 유닛(10)은, 특히 자동차용 모터(motor), 브레이크 시스템, 서스펜션 시스템 또는 모든 회전 기계를 장착하도록 구성된다.

상기 센서 - 베어링 유닛(10)의 중심이 중심축(X10)에 배열된다. 상기 센서 - 베어링 유닛(10)은, 회전 가능한 내부 링(22) 및 고정된 외부 링(24)을 포함하는 베어링(20)을 포함한다. 상기 내부 링(22)은 중심축(X10) 주위에서 외부 링(24)에 대해 회전한다. 상기 내부 링(22)은, 내부 보어(22a), 외부 원통형 표면(22b) 및 2개의 원형 횡 방향 표면(22c, 22d)을 포함한다. 상기 내부 링(22)은 보어(22a)내에 끼워 맞춰진 회전축(2) 상에 고정된다. 외부 링(24)은 내부 보어(24a), 외부 원통형 표면(24b) 및 2개의 원형 횡 방향 표면(24c,24d)을 포함한다.

상기 실시예에서, 베어링(20)은 또한, 내부 링(22)의 외부 표면(22b) 및 외부 링(24)의 내부 보어(24a) 사이에서 반경 방향으로 배열된 복수 개의 롤링 요소(26) 여기서 볼(ball)들을 포함한다. 상기 볼은 케이지(28)에 의해 유지된다. 선택적으로, 베어링(20)을 위한 롤링 요소로서 롤러 또는 니들(needle)들이 사용될 수 있다. 선택적으로, 베어링(20)은 롤링 요소가 없는 슬라이딩 베어링 일 수 있다.

베어링(20)은 내부 링(22)의 외부 표면(22b)과 외부 링(24)의 내부 보어(24a) 사이에 배열되고 각각의 축 방향 측부에 위치한 밀봉 수단(30,32)을 추가로 포함한다. 볼(26)들의 열(row)은 밀봉 수단(30,32)들사이에서 축 방향으로 배열된다. 상기 실시 예에서, 밀봉 수단(30,32)은 외부 링(24)에 고정되고 내부 링(22)과 미끄럼 접촉하는 고무 밀봉체(seal)이다. 선택적으로, 베어링(20)은 밀봉 수단을 포함하지 않을 수 있다. 선택적으로, 베어링(20)의 한쪽 측부만 밀봉 수단(30 또는 32)을 포함할 수 있다.

상기 센서-베어링 유닛(10)은, 내부 링(22)에 장착되고 타겟 홀더(42)와 자기화된 타겟(44)을 포함한 임펄스 링(40)을 포함할 수 있다. 상기 타겟 홀더(42)는 내부 링(22)에 고정되고 외부 링(24)을 지나 반경 방향을 따라 중심 축(X10)까지 연장된다. 상기 임펄스 링(40)은 도 2 및 도 3에서 더 상세하게 설명된다.

타겟 홀더(42)는, 금속 또는 플라스틱으로 제조될 수 있고 스탬핑(stamping) 또는 다른 적절한 공정에 의해 성형될 수 있다. 중심 축(X10)으로부터 떨어져 위치한 타겟 홀더(42)는, 내측 축 방향 관형 부분(48), 상대적으로 작은 직경의 반경 방향 부분(52) 및 상대적으로 큰 직경에서 경사 부분(54)을 가진 중간 부분(50) 및 외측 축 방향 관형 부분(56)을 포함한다. 상기 축 방향 관형 부분(48) 및 외측 축 방향 관형 부분(56)은, 중심 축(X10)과 평행하게 연장하고, 중간 부분(50)은 중심축(X10)에 대해 실질적으로 반경 방향으로 연장한다.

내측 축 방향 관형 부분(48)은, 내부 링(22)의 보어(22a)에 끼워져 내부 링(22)을 임펄스 링(40)과 회전 가능하게 고정한다. 상기 내측 축 방향 관형 부분(48)은, 보어(22a) 내에 완전히 삽입되지 않고, 상기 내측 축 방향 관형 부분(48)의 축 방향 변부(48a)는 내부 링(22)의 횡 방향 표면(22d)에 대해 축 방향으로 오프셋된다. 다음에, 상기 내측 축 방향 관형 부분(48)의 상기 축 방향 변부(48a)로부터 상기 중심축(X10)과 직각을 이루며 형성된 반경 방향 평면(P52)을 따라 외측으로 연장되는 반경 방향 부분(52) 및 상기 횡 방향 표면(22d)사이에 축 방향 간격이 형성된다. 도면에 도시되지 않는 실시예에 의하면, 축 방향 간격을 설정하기 위해 상기 내측 링(22)의 상기 반경 방향 부분(52)과 횡 방향 표면(22d) 사이에 원형 스페이서(spacer)가 축 방향으로 삽입된다. 상기 원형 스페이서는 내부 링과 일체로 형성되거나 내부 링과 별개의 요소일 수 있다.

상기 반경 방향 부분(52)은 상기 평면(P52)을 따라 반경 방향으로 연장되고, 상기 반경 방향 평면(P52)에 대해 기울어지고 베어링(20)의 외부 링(24)을 향하는 원추대형 평면(P54)을 따라 외측을 향해 경사 부분(54)으로 연장된다. 상기 원추대형 평면(P54)을 따르는 상기 경사 부분(54)에 의해 임펄스 링(40)은 중심 축(X10)에 대해 각도(A)가 형성되고 상기 각도는 상기 실시예에서 75°이다. 상기 경사 부분(52)은, 상기 외부 링(24)의 외부 원통형 표면(24b)을 지나 반경 방향으로 연장된다. 상기 경사 부분(52)은 중간 부분(50)을 위한 강화 수단을 형성한다. 도 1의 실시 예에 따르면, 중간 부분(50)의 경사 부분(54) 및 반경 방향 부분(52)사이의 교차부(50a)는, 상기 외부 링(24)의 외부 원통형 표면(24b)과 동일한 직경에 설정된다. 도시되지 않은 실시예에 의하면, 상기 교차부(50a)는 외부링(24)의 외부 원통형 표면(24b)보다 작은 직경으로 설정된다.

외측 축 방향 관형 부분(56)은, 경사 부분(54)으로부터 축 방향으로 연장되고, 상기 외측 축 방향 관형 부분(56)은 중심 축(X10)에 대해 외부 링(54)의 외부 원통형 표면(24b)위에서 반경 방향으로 배열된다. 자화된 타겟(44)은 상기 중심 축(X10)에 대해 반경 방향으로 외부 링(24)위에서 외측 축 방향 관형 부분(56)의 외측 표면(56a)에 고정된다. 상기 타겟(44)은, 자극들을 포함한 플라스틱 몰딩 부품이며(도면에 도시되지 않는) 외부 지지체에 의해 고정되고 검출 수단(6)을 향하는 외부 표면(46)을 가진다. 검출 수단(6)은 홀 효과 센서를 포함할 수 있다. 상기 타겟(44) 및 검출 수단(6)은, 중심축(X10) 주위에서 임펄스 링(40), 내부 링(22) 및 샤프트(2)의 회전을 추적한다. 도시되지 않은 다른 실시 예에 의하면, 자화된 타겟은 외부 링(24)을 위에서 상기 중심축(X10)에 대해 반경 방향을 따라 상기 외측 축 방향 관형 부분(56)의 내부 표면에 고정된다. 이 경우, 검출 수단은 외부 링 및 상기 자화된 타겟 사이에서 반경 방향으로 배열되고, 상기 자화된 타겟의 하부 표면은 검출 수단을 향한다.

상기 중간 부분(50)은, 중심 축(X10) 주위에서 원주 방향으로 동일하게 이격 된 다수의 보강 리브(58)들을 추가로 포함한다. 상기 리브(58)들은, 중간 부분(50)으로부터 베어링(20)을 향해 축 방향으로 돌출한다. 상기 리브(58)들은, 반경 방향 부분(52)으로부터 중간 부분(50)의 경사 부분(54)을 향해, 특히 상기 부분들(52,54)들사이의 교차부(50a)에서 반경 방향으로 연장된다. 유리하게, 보강 리브(58)는, 예를 들어 중간 부분(50)을 축 방향을 따라 내측으로 스탬핑 가공하여 제조된다.

본 발명을 따르고 동일한 구성요소가 동일한 도면부호로 도시되고 도 4에 도시된 제2 실시예에 의하면, 임펄스 링(40)은 상기 센서 베어링 유닛(10)의 외측부를 향하는 복수 개의 보강 리브(60)들을 포함하는 특징을 가지기 때문에 제1 실시예와 다르다.

보강 리브(60)는 중심 축(X10) 주위에서 원주방향으로 동일하게 이격된다. 상기 보강 리브(60)들은 중간 부분(50)으로부터 베어링(20)과 마주보는 방향을 향해 축 방향으로 돌출한다. 상기 보강 리브(60)는 반경 방향 부분(52)으로부터 중간 부분(50)의 경사 부분(54), 특히 상기 부분들(52,54)들사이의 교차부(50a)에서 반경 방향으로 기다랗게 형성된다. 바람직하게, 보강 리브(60)는, 예를 들어 중간 부분(50)을 외측을 향해 축 방향으로 스탬핑 가공하여 제조된다.

20......베어링,
10......센서 베어링 유닛,
40......임펄스 링,
6......검출 수단,
44......자화된 타겟,
22......내부 링,
48......내측 고정 부분,
24......외부 링,
56......외측 축 방향 관형 부분,
42......원형 타겟 홀더,
50......중간 부분,
52......반경 방향 부분,
54......경사부분,
58......보강 리브.

Claims

중심축(X10)에 중심이 배열되고 베어링(20)을 포함한 센서 베어링 유닛(10)을 위한 임펄스 링(40)으로서, 상기 임펄스 링(40)은
검출 수단(6)에 의해 감지되는 자기장을 발생시키는 자화된 타겟(44)을 포함하고,
베어링(20)의 회전가능한 내부 링(22)에 고정되는 내측 고정 부분(48), 상기 중심축(X10)에 중심이 배열되고 상기 자화된 타겟(44)을 고정하며 반경 방향으로 상기 베어링(20)의 외부 링(24)위에 배열된 외측 축 방향 관형 부분(56), 및 상기 내측 고정 부분(48)과 외측 축 방향 관형 부분(56)사이에서 반경 방향으로 연장되는 중간 부분(50)을 포함하는 원형 타겟 홀더(42)를 포함하는 임펄스 링에 있어서,
상기 중간 부분(50)은,
상기 내측 고정 부분(48)으로부터 상기 중심축(X10)과 직각을 형성하는 반경 방향 평면(P52)을 따라 외측으로 연장되는 반경 방향 부분(52),
상기 반경 방향 평면(P52)에 대해 경사를 이루고 베어링(20)의 외부 링(24)을 향하는 원추대형 평면(P54)을 따르고 상기 반경 방향 부분(52) 및 외측 축 방향 관형 부분(56)사이에서 외측을 향해 연장되는 경사부분(54), 및
원주방향을 따라 이격된 복수 개의 보강 리브(58)들을 포함하고, 상기 보강 리브(58)들은 축 방향으로 돌출하고 상기 반경 방향 부분(52)으로부터 상기 경사 부분(54)을 향해 반경 방향으로 기다랗게 형성되는 것을 특징으로 하는 임펄스 링.
제1항에 있어서, 상기 보강 리브(58)들은 상기 베어링(20)을 향해 축 방향으로 돌출하는 것을 특징으로 하는 임펄스 링.
제1항에 있어서, 상기 보강 리브(58)들은 상기 베어링(20)과 마주보는 방향을 향해 축 방향으로 돌출하는 것을 특징으로 하는 임펄스 링.
제1항 내지 제3항 중 어느 한 항에 있어서, 상기 보강 리브(58)들은 상기 중심 축(X10) 주위에서 원주방향으로 동일하게 이격되는 것을 특징으로 하는 임펄스 링.
제1항 내지 제4항 중 어느 한 항에 있어서, 상기 원추대형 평면(P54)을 따르는 경사 부분(54)에 의해 임펄스 링(40)은 중심 축(X10)에 대해 각도(A)를 형성하고 상기 각도는 60°와 90°사이이고 선호적으로 75°인 것을 특징으로 하는 임펄스 링.
제1항 내지 제5항 중 어느 한 항에 있어서, 내부 고정 부분은 상기 중심 축(X10)에 중심이 배열된 축 방향 관형 부분(48)이고, 상기 반경 방향 부분(52)은 상기 내측 축 방향 관형 부분(48)으로부터 수직으로 외측을 향해 연장되는 것을 특징으로 하는 임펄스 링.
제6항에 있어서, 중심 축(X10)에 중심이 배열되는 정지상태의 외부 링(24) 및 회전가능한 내부 링(22)을 포함한 베어링(20) 및
제1항 내지 제6항 중 어느 한 항을 따르는 임펄스 링(40)을 포함하고, 상기 임펄스 링(40)의 타겟 홀더(42)의 내측 축 방향 부분(48)은 상기 내부 링(22)의 내부 보어(22a)내에 고정되며, 상기 타겟 홀더(42)의 외측 축 방향 부분(56)은 반경 방향으로 상기 외부 링(24)의 외부 원통형 표면(24b) 위에 배열되고, 상기 타겟 홀더(42)의 중간 부분(50)의 반경 방향 부분(52)은 상기 베어링(20)의 내부 링(22)에 대해 축 방향으로 오프셋 배열되는 것을 특징으로 하는 임펄스 링.
제7항에 있어서, 상기 센서 베어링 유닛(10)은 상기 중간 부분(50)의 반경 방향 부분(52) 및 내부 링(22)사이에서 축 방향으로 배열되고 원형 형상을 가진 스페이서를 추가로 포함하는 것을 특징으로 하는 임펄스 링.
제8항에 있어서, 상기 스페이서는 상기 내부 링(22)과 일체로 구성되는 것을 특징으로 하는 임펄스 링.
제8항에 있어서, 상기 스페이서는 상기 내부 링(22)과 별개의 요소인 것을 특징으로 하는 임펄스 링.