KR20190032367A - 스핀들 드라이브 - Google Patents

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KR20190032367A
KR20190032367A KR1020197001603A KR20197001603A KR20190032367A KR 20190032367 A KR20190032367 A KR 20190032367A KR 1020197001603 A KR1020197001603 A KR 1020197001603A KR 20197001603 A KR20197001603 A KR 20197001603A KR 20190032367 A KR20190032367 A KR 20190032367A
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KR
South Korea
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spindle
bearings
drive
housing
bearing
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KR1020197001603A
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Inventor
하랄트 호흐무트
하르트무트 크레머
Original Assignee
섀플러 테크놀로지스 아게 운트 코. 카게
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Publication date
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Abstract

본 발명은, 하우징(6) 내에서 회전 가능한 스핀들 너트(3)와; 이 스핀들 너트와 상호 작용하는 스핀들(2);을 갖는 스핀들 드라이브에 관한 것이며, 이 경우 스핀들 너트는 2개의 스러스트 롤링 베어링들(12, 13)에 의해서 그리고 스핀들은 2개의 레이디얼 슬라이딩 베어링들(7, 9)에 의해서 하우징 내에 지지되어 있다. 따라서, 스핀들 드라이브 내부의 스러스트 베어링 기능과 레이디얼 베어링 기능은 완전히 상호 분리되며, 이 경우 스핀들 너트는 오로지 스핀들에 의해서만 반경 방향으로 지지되어 있다.

Description

스핀들 드라이브
본 발명은, 특히 차체의 높이를 조정하기 위한 장치용으로 적합한 스핀들 드라이브에 관한 것이다.
차체의 높이를 조정하기 위한 다양한 장치들이 예를 들어 DE 10 2014 215 420 A1호 및 DE 10 2009 058 026 A1호에 공지되어 있다. 이와 같은 공지 된 장치들은 각각 하나의 스프링 시트를 조정하기 위한 하나의 스핀들 드라이브 또는 복수의 스핀들 드라이브로써 작동한다.
자동차의 휠 서스펜션을 위한 또 다른 높이 조정 장치는 예를 들어 DE 10 2007 004 747 B4에 개시되어 있다. 이 높이 조정 장치는, 간략히 앵귤러 콘택트 볼 베어링(angular contact ball bearings)으로도 불리는 복수의 앵귤러 쇼울더 콘택트 볼 베어링들을 포함한다. 복수의 앵귤러 콘택트 볼 베어링들의 배열체에 의해, 공지된 바와 같이 반경 방향 힘뿐만 아니라 축 방향 힘까지도 흡수될 수 있다.
본 발명의 과제는, 특히 견고한 동시에 제조 친화적이며 공간 절약적인 구조와 관련해서 전술된 종래 기술에 비해 특히 조정 가능한 자체에 적합한 스핀들 드라이브를 개선시키는 것이다.
상기 과제는, 청구항 1의 특징들을 갖는 스핀들 드라이브에 의해서 해결된다. 스핀들 드라이브는, 스핀들 너트와; (적어도 부분적으로) 상기 스핀들 너트와 상호 작용하는 스핀들이 내부에 지지되는 하우징을 구비한다. 여기에서, 스핀들 너트는 하우징 내에 회전 가능하게 지지되어 있는 반면, 스핀들은 하우징에 대해 상대적으로 변위 가능하다. 스핀들 너트를 지지하기 위해, 2개의 스러스트 롤링 베어링들이 제공되어 있다. 이들 베어링은 오로지 축 방향으로만 효력을 발생하는 베어링, 즉 반경 방향으로는 가이드 기능을 갖지 않는 베어링이다. 스핀들을 지지하기 위해, 순수 레이디얼 베어링인 2개의 슬라이딩 베어링들이 제공되어 있다. 스핀들 너트의 반경 방향 가이드는 오로지 스핀들과 스핀들 너트의 상호 작용에 의해서만 제공된다. 이와 같이 스핀들을 이용한 스핀들 너트의 배타적인 반경 방향 지지와 지지 기능이 분리됨으로써, 스핀들 드라이브의 기능에 부정적으로 작용할 수 있는 과잉 결정이 피해진다. 이와 같은 사실은, 특히 대량 생산 조건 하에서의 특히 제조에 기인하는 공차 및 하중에 따른 기하학적인 변경 측면에서 중요한 역할을 한다.
스핀들 너트는 바람직한 실시예에서 볼 스크루 드라이브의 형태로 스핀들과 상호 작용한다. 여기에서는, 원칙적으로 롤링 바디 복귀부가 있는 볼 스크루 드라이브 또는 롤링 바디 복귀부가 없는 볼 스크루 드라이브가 사용될 수 있다. 볼 대신에, 기본적으로는 예를 들어 롤러와 같은 다른 형태의 롤링 바디도 스핀들 드라이브에 사용될 수 있다. 각각의 경우에, 스핀들 너트와 스핀들 사이에서 롤링하는 롤링 바디는 이중 기능을 갖는다.
한 편으로, 이들 롤링 바디에 의해서는, 스핀들 너트의 회전이 스핀들의 직선 운동으로, 즉 스레드 스핀들의 직선 운동으로 변환된다. 다른 한 편으로, 동일한 롤링 바디에 의해서는, 스핀들 너트가 반경 방향으로 스핀들 상에 지지된다. 이로써, 하우징에 대해 상대적인 스핀들 너트의 반경 방향 위치는 복수의 베어링들의 조합에 의해서, 즉 직렬 접속에 의해서 결정되었다. 먼저, 이들 베어링은, 스핀들을 하우징 내에 지지시키는, 서로에 대해 병렬 접속된 2개의 레이디얼 슬라이딩 베어링들이다. 스핀들 드라이브의 축 방향에서 볼 때, 2개의 레이디얼 슬라이딩 베어링들은 스러스트 베어링과 함께 스핀들 너트 앞에 또는 뒤에 배열되어 있다. 2개의 레이디얼 슬라이딩 베어링들로 이루어진 배열체 뒤에는, 동시에 스핀들 너트의 회전을 스핀들의 전진 이동으로 변환시키는 스핀들 상의 스핀들 너트의 베어링, 특히 볼 베어링에 의해 형성된 또 다른 레이디얼 베어링이 접속되어 있다. 스핀들 너트의 또 다른 레이디얼 베어링은 제공되어 있지 않다.
축 방향으로 스핀들 너트를 지지하는 2개 스러스트 롤링 베어링들의 롤링 바디는 직접적으로 스핀들 너트 상에서 롤링할 수 있거나, 스핀들 너트와 연결된 별도의 디스크 형상의 부분 상에서 롤링할 수 있다. 하우징은, 바람직한 실시예에서 스러스트 롤링 베어링의 롤링 바디에 의해서 접촉되지 않는다. 오히려, 바람직하게는 롤링 바디가 롤링하는 베어링 디스크가 하우징 내에 삽입되어 있다. 그와 달리, 스러스트 롤링 베어링의 롤링 바디가 하우징의 표면상에서 직접 롤링하는 실시예들도 구현될 수 있다.
하우징은, 바람직하게 하우징에 고정된 베어링 디스크를 반경 방향으로 고정시키는 쇼울더를 구비한다. 각각의 스러스트 롤링 베어링의 롤링 바디는 각각 케이지를 통과해서 가이드 될 수 있다. 그와 마찬가지로, 스러스트 롤링 베어링은 완전 롤링을 수행하는 롤링 베어링으로서 구현될 수 있다. 스러스트 롤링 베어링으로서는 바람직하게 롤러 베어링 또는 니들 베어링이 사용된다. 원칙적으로, 하나 이상의 스러스트 롤링 베어링의 기능은 변형된 구조적 형상에서 슬라이딩 베어링에 의해 담당될 수 있다.
하우징 내 스핀들의 슬라이딩 베어링과 관련해서는, 다양한 베어링 변형예들이 구현될 수 있다. 가장 간단한 경우에는, 하나 이상의 스레드(thread)가 있는 스핀들의 실질적으로 원통형의 표면이 하우징의 내벽과 직접 접촉한다. 그와 마찬가지로, 스핀들 너트와 직접적으로 상호 작용하지 않는 별도의 슬라이딩 베어링 요소도 스핀들의 부분으로서 또는 스핀들과 연결된 부품으로서, 슬라이딩 베어링의 구성 요소가 될 수 있다. 이와 같은 별도의 슬라이딩 베어링 요소에 의해서는, 스레드로서 구조화된 스핀들의 섹션의 외부 둘레와 하우징의 벽 사이에 항상 환형 갭이 유지되도록 간단한 방식으로 보장될 수 있다. 스핀들은 각각의 경우에 싱글 스레드 스핀들로서 또는 멀티 스레드 스핀들로서 형성될 수 있다.
특히 자동차의 높이를 조정하기 위한 장치에 스핀들 드라이브를 사용하기에 적합한 바람직한 일 개선예에 따르면, 스핀들 너트는 동시에 벨트 풀리로서 형성되어 있다. 그와 마찬가지로, 스핀들 너트는 별도의 벨트 풀리와 일체로 회전하도록 고정 연결될 수 있다. 대안적으로, 스핀들 너트는 예를 들어 직접, 즉 구동 장치 없이 또는 기어휠 구동 장치를 통해서 구동될 수 있다. 후자의 경우, 스핀들 너트는 구동 장치의 피동 기어휠과, 동일하게 또는 단단히 연결되어 있다. 바람직하게, 스핀들 너트는 전기식으로 구동된다. 원칙적으로는, 예를 들어 유압식 구동부 또는 공압식 구동부와 같은 스핀들 너트의 다른 구동부도 가능하다.
스핀들 너트의 벨트 구동부에 의해서, 상이한 유형의 2개 구동 장치, 즉 벨트 드라이브 및 스크루 드라이브가 직렬로 접속되어 있다. 스핀들 너트를 바람직하게 전동식으로 구동시키는 구동 벨트 풀리는 바람직한 실시예에서 스핀들 드라이브의 하우징 내부에 있다. 이와 유사한 내용은, 스핀들 너트를 구동시킬 수 있는 구동 기어휠에도 적용된다.
본 발명의 장점은, 특히 스핀들 드라이브 내부의 스러스트 베어링 기능 및 레이디얼 베어링 기능이 상호 완전히 분리되어 있다는 데 있으며, 이 경우 스핀들 너트는 오로지 스핀들에 의해서만 반경 방향으로 지지되어 있다. 하우징 내에서의 스핀들 너트의 부유식(floating) 지지가 제공되어 있다.
이하에서는, 본 발명의 두 가지 실시예가 도면을 참조하여 더욱 상세하게 설명된다. 도면부에서,
도 1은 스핀들 드라이브를 단면도로 도시하며,
도 2는 스핀들 드라이브의 대안적인 일 실시예의 세부 사항을 도시한다.
달리 명시되지 않는 한, 이하의 설명은 두 가지 실시예 모두와 관련이 있다.
전체적으로 도면 부호 "1"로 표시된 스핀들 드라이브는 자동차의 높이를 조정하기 위해서 이용된다. 스핀들 드라이브(1)의 자동차 내 설치 상태 및 기본적인 기능 방식과 관련해서는, 도입부에 언급된 종래 기술이 참조된다.
스핀들 드라이브(1)는 볼 스크루 드라이브로서 형성되어 있으며, 이 경우에는 스핀들(2)과 관련 스핀들 너트(3) 사이에서 롤링 바디(4)가, 즉 볼이 롤링한다. 볼 복귀부는 도면에 도시되어 있지 않다. 스핀들(2)은, 단 하나의 스레드를 나타내는 볼 주행 그루브(5)를 갖는다. 이로써, 스핀들 너트(3)의 회전은 "M"으로 표시된 중심축을 따른 스핀들(2)의 선형 조정으로 변환된다. 하우징(6) 내 스핀들(2)의 회전 방지 장치는 도시되어 있지 않다.
하우징(6) 내에서의 스핀들(2)의 반경 방향 지지를 위해, 2개의 슬라이딩 베어링들(7, 9), 즉 도 1에 따른 구조적 형상에서 각각 슬라이딩 베어링 요소(8, 10)를 구비하는 레이디얼 슬라이딩 베어링들이 제공되어 있다. 도 2에 따른 구조적 형상은, 슬라이딩 베어링 요소(10)가 생략되어 있다는 점에서 도 1에 따른 구조적 형상과는 상이하다. 이로써, 도 2에 따른 구조적 형상은 스핀들 드라이브(1)의 간소화된 일 변형예를 나타내며, 이 경우에도 하우징(6) 내에는 스핀들(2)의 이중 슬라이딩 베어링이 제공되어 있다. 도면에 도시되지 않은 또 다른 간소화된 방식에서는, 도 2에 따른 구조적 형상뿐만 아니라 도 1에 따른 구조적 형상에서도, 도 1의 상부에 배열된 슬라이딩 베어링 요소(8)가 생략되어 있다. 모든 실시예에서, 전체적으로 중공인 스핀들(2)에는 내부 튜브(11)가 추가될 수 있다.
하우징(6) 내에서 오로지 반경 방향으로만 지지되어 있는 스핀들(2)과 달리, 스핀들 너트(3)는 하우징(6)에 대해 상대적으로 오로지 두 가지 축 방향으로만 지지되어 있다. 이와 같은 목적으로, 2개의 스러스트 베어링들(12, 13), 즉 각각 베어링 디스크(14, 15) 및 롤링 바디로서의 복수의 롤러들(16, 17)을 포함하는 스러스트 롤링 베어링이 존재한다. 각각의 베어링 디스크(14, 15)는 하우징(6)의 각각 하나의 환형 디스크 섹션(18, 19) 상에 놓여 있다. 반경 방향으로, 각각의 베어링 디스크(14, 15)는 본 경우에 원통형인 하우징(6)의 쇼울더(24, 25)에 의해서 각각 고정되어 있다. 환형 디스크 섹션들(18, 19) 그리고 원통형 쇼울더들(24, 25)은, 전체적으로 "20"으로 표시된 하우징(6)의 하우징 확대부의 구조물이다.
하우징 확대부(20)는, 스핀들 너트(3) 앞에 또는 뒤에 있는 하우징(6)의 원통형 튜브 섹션(21, 22) 위로 반경 방향으로 비대칭으로 돌출한다. 이로 인해, 하우징 확대부(20) 내부에는, 도면에 도시되지 않은 벨트 풀리를 수용하기 위해 제공된 확대 공간(23)이 만들어져 있다. 상기 벨트 풀리 및 스핀들 너트(3) 둘레에는 구동 벨트가 놓여 있으며, 이로써 스핀들 너트(3)는 벨트 구동 장치를 통해 구동될 수 있다.
스핀들 너트(3)에 작용하는 반경 방향 힘은, 스핀들 너트(3)를 스핀들(2) 상에서 지지하는 동시에 스핀들 너트(3)의 회전을 스핀들(2)의 전진 이동 동작으로 변환시키는 롤링 바디(4)에 의해서 흡수된다. 스러스트 롤링 베어링(12, 13)에 의해서, 스핀들 너트(3)가 스핀들 드라이브(1)의 하우징(6) 내에 부유식으로 지지되어 있다. 스핀들 너트(3)에 작용하는 반경 방향 힘은, 예컨대 앵귤러 콘택트 볼 베어링을 갖는 베어링 배열체에서와 달리, 스러스트 롤링 베어링(12, 13) 내부에서 작용하는 힘에 전혀 영향을 미치지 않는다.
1: 스핀들 드라이브
2: 스핀들
3: 스핀들 너트
4: 롤링 바디, 볼
5: 볼 주행 그루브
6: 하우징
7: 레이디얼 슬라이딩 베어링
8: 슬라이딩 베어링 요소
9: 레이디얼 슬라이딩 베어링
10: 슬라이딩 베어링 요소
11: 내부 튜브
12: 스러스트 롤링 베어링
13: 스러스트 롤링 베어링
14: 베어링 디스크
15: 베어링 디스크
16: 롤링 바디, 롤러
17: 롤링 바디, 롤러
18: 환형 디스크 섹션
19: 환형 디스크 섹션
20: 하우징 확대부
21: 튜브 섹션
22: 튜브 섹션
23: 확대 공간
24: 쇼울더
25: 쇼울더
M: 중심축

Claims (10)

  1. 하우징(6) 내에서 회전 가능한 스핀들 너트(3)와; 상기 스핀들 너트(3)와 상호 작용하는 스핀들(2);을 갖는 스핀들 드라이브(1)이며, 스핀들 너트(3)는 2개의 스러스트 롤링 베어링들(12, 13)에 의해서, 그리고 스핀들(2)은 2개의 레이디얼 슬라이딩 베어링들(7, 9)에 의해서 하우징 내에 지지되어 있는, 스핀들 드라이브(1).
  2. 제1항에 있어서, 스러스트 롤링 베어링(12, 13)의 롤링 바디(16, 17)는 한 편으로는 직접적으로 스핀들 너트(3) 상에서 그리고 다른 한 편으로는 하우징(6) 내에 삽입된 베어링 디스크(14, 15) 상에서 롤링하는 것을 특징으로 하는, 스핀들 드라이브(1).
  3. 제2항에 있어서, 베어링 디스크(14, 15)는 하우징(6)의 쇼울더(24, 25)에 의해서 상기 하우징 내에 반경 방향으로 고정되어 있는 것을 특징으로 하는, 스핀들 드라이브(1).
  4. 제1항 내지 제3항 중 어느 한 항에 있어서, 스러스트 롤링 베어링(12, 13)은 롤러 베어링 또는 니들 베어링으로서 형성되어 있는 것을 특징으로 하는, 스핀들 드라이브(1).
  5. 제1항 내지 제4항 중 어느 한 항에 있어서, 레이디얼 슬라이딩 베어링들(7, 9) 중 하나 이상의 레이디얼 슬라이딩 베어링은 직접적으로 스핀들(2)과 하우징(6) 사이에 형성되어 있는 것을 특징으로 하는, 스핀들 드라이브(1).
  6. 제1항 내지 제5항 중 어느 한 항에 있어서, 레이디얼 슬라이딩 베어링들(7, 9) 중 하나 이상의 레이디얼 슬라이딩 베어링은, 스핀들(2)과 연결된 슬라이딩 베어링 요소(8, 10)와 하우징(6) 사이에 형성되어 있는 것을 특징으로 하는, 스핀들 드라이브(1).
  7. 제1항 내지 제6항 중 어느 한 항에 있어서, 스핀들(2)과 스핀들 너트(3) 사이에서 롤링하는, 스핀들(2) 상에서의 스핀들 너트(3)의 단독적인 반경 방향 지지를 위해 제공된 롤링 바디(4)를 구비하는 것을 특징으로 하는, 스핀들 드라이브(1).
  8. 제1항 내지 제7항 중 어느 한 항에 있어서, 스핀들 너트(3)는 벨트 풀리로서 형성되어 있는 것을 특징으로 하는, 스핀들 드라이브(1).
  9. 제1항 내지 제7항 중 어느 한 항에 있어서, 스핀들 너트(3)는 피동 기어휠로서 형성되어 있는 것을 특징으로 하는, 스핀들 드라이브(1).
  10. 차체의 높이를 조정하기 위한 장치에 사용하는, 제1항에 따른 스핀들 드라이브(1)의 용도.
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