KR20190084980A - 볼 스크루 드라이브 - Google Patents

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KR20190084980A
KR20190084980A KR1020197014042A KR20197014042A KR20190084980A KR 20190084980 A KR20190084980 A KR 20190084980A KR 1020197014042 A KR1020197014042 A KR 1020197014042A KR 20197014042 A KR20197014042 A KR 20197014042A KR 20190084980 A KR20190084980 A KR 20190084980A
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슈테판 루퍼스회퍼
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Abstract

본 발명은, 중공 스핀들(2)로서 형성된 나사형 스핀들을 구비한 볼 스크루 드라이브에 관한 것이며, 상기 나사형 스핀들은 나사산(7)를 구비한 외부 부품(5) 및 추가 부품 없이 상기 외부 부품(5)과 연결된 내부 슬리브(6)로 구성된다.

Description

볼 스크루 드라이브
본 발명은, 중공 스핀들로서 형성된 나사형 스핀들을 구비한 볼 스크루 드라이브에 관한 것이다.
볼 스크루 드라이브는, 일반적으로 나사형 스핀들 및 이 나사형 스핀들과 상호 작용하는 볼 스크루 너트로 구성되어 있으며, 이 경우 나사형 스핀들과 볼 스크루 너트 사이에서 롤링 바디로서의 볼이 롤링한다. 나사형 스핀들이 중공 스핀들로서 형성되는 경우, 나사형 스핀들 내에 또 다른 부품, 특히 추가의 스핀들이 수용될 수 있다.
DE 202 07 122 U1호에는, 가구의 기저부로서 사용될 수 있고 상호 변위 가능한 3개의 텔레스코픽 튜브를 포함하는, 선형 스트로크 조절 장치가 공지되어 있다. DE 202 07122 U1호에 따른 장치는, 부분적으로 중공 스핀들로서 형성된 복수의 스핀들을 구비한다. 이 중공 스핀들은 스퍼 기어 치형부를 통해 전기적으로 구동된다.
마찬가지로 가구용으로 제공되었고 스크루 드라이브를 가지며 중공 스핀들을 각각 하나씩 구비하는 또 다른 구동 유닛들이 예컨대 문헌 DE 200 00 487 U1호 및 DE 20 2009 007 347 U1호에 기술되어 있다.
DE 202 14 566 U1호는, 중공 스핀들로서 형성된 나사형 스핀들 그리고 복수의 너트 부품으로 구성된 볼 스크루 너트를 갖는 전동식 선형 드라이브를 개시한다. 이와 같은 선형 드라이브도 가구에 사용하기에 적합하다.
스크루 드라이브, 특히 볼 스크루 드라이브는, 일반적으로 회전 운동을 직선 운동으로 또는 그 반대로 변환하기 위해 이용된다. 이 경우, 나사형 스핀들 또는 볼 스크루 너트가 회전 부분으로서 기능을 할 수 있는 한편, 각각 다른 부분은 변위 가능하며 일반적으로 비틀림 방지되어 있다.
비틀림 방지부가 통합되어 있는 볼 스크루 너트를 갖는 볼 스크루 드라이브는, 예를 들어 DE 10 2014 219 256 A1호로부터 공지되어 있다. 이 경우, 볼 스크루 너트는 너트 측 원주 방향 정지부를 추가로 구비한다.
정지 윤곽을 갖는 볼 순환 스핀들 어셈블리는 EP 2 573 418 B1호로부터도 공지되어 있다. 이 경우에는, 복수의 정지부가 1차 볼 너트 정지부의 형태로 그리고 2차 볼 순환 스핀들 정지부의 형태로 존재한다.
볼 스크루 드라이브는 자동차 공학에서도 사용된다. 예를 들어, 이와 관련하여, 전자 제어가 가능한 브레이크 작동 시스템에 관한 DE 10 2011 118 365 A1호를 참조한다.
본 발명의 과제는, 중공 스핀들을 구비하여 특히 제조 기술적 측면에서 선행 기술에 비해 개선된 볼 스크루 드라이브를 제공하는 것이다.
상기 과제는, 청구항 1의 특징들을 갖는 볼 스크루 드라이브에 의해서 해결된다. 이와 같은 볼 스크루 드라이브는, 중공 스핀들로서 형성된 나사형 스핀들을 구비하며, 이 나사형 스핀들은 여러 부분으로 구성된다. 이 경우, 나사산을 구비한 나사형 스핀들의 외부 부품은, 추가의 부품 없이, 특히 압착 이음에 의해서 내부 슬리브와 연결되어 있다.
나사형 스핀들은, 한 줄 나사 스핀들(single-start thread spindle)이거나 여러 줄 나사 스핀들(multi-start thread spindle)일 수 있다. 두 가지 경우 모두, 내부 슬리브와 외부 부품 간의 영구 고정 연결을 형성하기 위한 추가 연결 요소가 불필요하다.
압착 이음에 추가로, 용접 또는 클린칭에 의해 형성된 연결부도, 내부 슬리브와 외부 부품 사이에서 토크를 전달하는 영구적인 연결부의 가능한 형상으로서 언급될 수 있다. 또한, 외부 부품 및 내부 슬리브를 예를 들어 다각형 윤곽 또는 치형부의 형태로 성형하는 방법으로도, 상기 부품들 사이에서 토크 전달이 가능해질 수 있거나 추가의 안전 조치가 제공될 수 있다.
내부 슬리브 및 외부 부품은 반드시 동일한 재료로 제조될 필요는 없다. 오히려, 내부 슬리브가 외부 부품보다 연성인 재료로 제조된 실시예들이 유리하다. 특히, 내부 슬리브는 외부 부품 또는 적어도 이 외부 부품의, 나사산을 형성하는 외측면보다 낮은 표면 경도를 갖는다. 특히, 딥 드로잉 가공과 같은 변형 방법이 내부 슬리브를 제조하기에 적합하다. 마찬가지로, 변형 방법은 외부 부품을 제조하는 경우에도 사용될 수 있다. 예를 들어, 외부 부품의 나사산은 압연에 의해서 제조될 수 있다. 절삭 방법도 외부 부품의 제조 또는 부분 가공에 적합하다.
여러 부분으로 구성된 나사형 스핀들의 구조의 장점은, 내부 부품에 의해서 추가 기능이 특히 간단히 제공될 수 있다는 데 있다. 이와 같은 추가 기능은, 예컨대 내부 슬리브의 필수 구성 부품이고 단부측에서 원통형 중공 외부 부품 위로 돌출하는 칼라가 담당할 수 있다. 칼라에는, 하나의 정지 요소 또는 복수의 정지 요소가 일체로 형성될 수 있다. 가장 단순한 경우, 정지부는 반경 방향 외부로 향하는 칼라의 연장부로서 형성되어 있다. 마찬가지로, 정지부는 각각 칼라에 연결되어 구부러진, 나사형 스핀들의 축방향으로 향하는 설형부(tongue)의 형상을 가질 수도 있다. 특히, 볼 스크루 드라이브의 축방향으로 연장된 상기와 같은 정지 노우즈는, 이 정지 노우즈가 볼 스크루 너트의 정지 외부 윤곽과 상호 작용할 뿐만 아니라 나사형 스핀들이 연결된 하우징의 비틀림 방지부 윤곽과도 상호 작용함으로써, 다중 기능을 가질 수 있다.
대안적인 실시예들에서는, 칼라에 치형부가 일체로 형성된다. 이와 같은 치형부는, 나사형 스핀들의 비틀림을 방지하기 위해 또는 회전 구동을 위해 이용될 수 있다.
칼라의 존재 및 형상과 무관하게, 내부 슬리브는 바닥 섹션, 즉, 반경 방향 내부로 향하는 플랜지를 구비할 수 있으며, 이 플랜지는 엔드 스톱(end stop)으로서 이용될 수 있다. 바닥 섹션에 있는 중앙 리세스에는 반경 방향 외부로 바닥 섹션의 주연에 형성된 리세스가 연결될 수 있다. 이와 같은 주연 리세스는 예를 들어 케이블 관통부로서 이용될 수 있다.
나사형 스핀들의 내부 슬리브는 하나의 부분으로 또는 여러 부분으로 형성될 수 있다. 여러 부분으로 형성된 구조의 경우, 내부 슬리브의 2개의 개별 부품들이 서로 충돌하는 분리 평면이, 예를 들어 볼 스크루 드라이브의 회전축에 대해 수직인 평면에 놓여 있다. 이 경우, 내부 슬리브의 제1 개별 부품에는 예를 들어 칼라가 제공되는 한편, 내부 슬리브의 제2 개별 부품에는 내부로 향하는 플랜지, 즉, 바닥이 연결된다. 내부 슬리브의 개별 부품을 나사형 스핀들의 외부 부품 내에 압입 끼워맞춤하는 방법에 추가로 또는 대안적으로, 나사형 스핀들의 다양한 부품들 사이에서 토크를 전달하기에 적합한 여타의 연결 방식, 예를 들어 널링(knurling)을 이용한 연결 방식도 원칙적으로 가능하다. 이는, 단 하나의 부분으로 구성된 내부 슬리브의 경우에서와 마찬가지로 여러 부분으로 구성된 내부 슬리브에도 적용된다.
볼 스크루 드라이브는 자동차 내 액추에이터용으로 특히 적합한데, 예를 들어 섀시 액추에이터용으로 또는 전자 기계식으로 작동되는 브레이크용으로 특히 적합하다. 마찬가지로, 볼 스크루 드라이브는 예를 들어 건축 공학에서 고정식 적용예를 위해서도 적합하다.
이하에서 도면을 참조하여 본 발명의 여러 실시예가 더욱 상세하게 설명된다.
도 1은 여러 부분으로 구성된 나사형 스핀들의 사시도이다.
도 2는 도 1에 따른 나사형 스핀들의 단면도이다.
도 3 및 도 4는 또 다른 나사형 스핀들의 외부 부품 및 내부 슬리브를 도시한 도면이다.
도 5는 나사형 스핀들의 분해도이다.
도 6은 나사형 스핀들의 또 다른 구조적 형상의 사시도이다.
도 7은 도 6에 따른 나사형 스핀들의 내부 슬리브를 도시한 도면이다.
도 8 및 도 9는 관련 볼 스크루 너트를 갖는 도 6에 따른 나사형 스핀들을 도시한 도면이다.
도 10 및 도 11은 도 8에 따른 나사형 스핀들 및 하우징을 포함하는 어셈블리를 다양한 조립 상태에서 도시한 도면이다.
달리 명시되지 않는 한, 이하의 설명은 모든 실시예와 관련이 있다. 서로 상응하거나 기본적으로 동일한 작용을 하는 부분들은 항상 동일한 참조 번호로 표시되어 있다.
볼 스크루 드라이브(1)는, 나사형 스핀들(2), 즉, 중공 스핀들 및 볼 스크루 너트(3)로 구성되어 있다. 나사형 스핀들(2)의 나사산(7)과 볼 스크루 너트(3) 사이에서 롤링하는 롤링 바디, 즉, 볼은 도면에 도시되어 있지 않다. 마찬가지로, 도면을 간소화하기 위해 볼 리턴부(ball return)도 도시되어 있지 않다.
나사형 스핀들(2)은, 2개의 스핀들 부품(5, 6), 즉, 그 외측면에 나사산(7)이 형성되어 있는 외부 부품(5) 및 내부 슬리브(6)로 구성되어 있다. 외부 부품(5)에 비해, 내부 슬리브(6)는 벽이 훨씬 더 얇다. 내부 슬리브(6)는, 압착 이음에 의해서 외부 부품(5)과 고정 연결되어 있다. 나사형 스핀들(2)의 단부면에서는 내부 슬리브(6)가 외부 부품(5) 위로 약간 돌출하고, 맞은 편 단부면에서는 외부 부품(5)이 내부 슬리브(6) 위로 돌출한다.
내부 슬리브(6)가 외부 부품(5) 위로 돌출하는 나사형 스핀들(2)의 단부면에서는, 단부면에서 외부 부품(5)에 충돌하는 내부 슬리브(6)의 칼라(8)를 확인할 수 있다. 칼라(8)에는, 내부 슬리브(6)와 외부 부품(5) 사이에 압입 끼워맞춤을 형성하는 압입 끼워맞춤 면(19)이 축방향으로 연결된다. 도면에서 확인할 수 없는 추가 압입 끼워맞춤 면이 선택적으로 존재한다.
칼라(8)로부터 멀리 배치된 내부 슬리브(6)의 단부면에서, 상기 내부 슬리브는 환형 바닥 섹션(10), 즉, 반경 방향 내부로 향한 플랜지를 구비한다. 최종 정지부로서의 기능을 하는 바닥 섹션(10)은 원형의 중앙 리세스(11)를 제한하며, 주연 리세스라고도 지칭되는, 특히 케이블 관통부로서 이용 가능한 리세스(12)에 의해 그 주연이 단속된다.
도 1 및 도 2에 따른 실시예들에서, 칼라(8)에는 정확히 반경 방향 외부로 향하는 복수의 정지 요소(9)가 일체로 형성되어 있으며, 이들 정지 요소는 예를 들어 나사형 스핀들(2)의 비틀림을 방지하기 위해서, 또는 이들 도면에 도시되지 않은 볼 스크루 너트용 정지부로서 이용될 수 있다.
도 3 및 도 4에 따른 실시예들에서, 칼라(8)에는 개별 정지 요소가 제공되어 있지 않고 치형부(13)가 제공되어 있다. 치형부(13)에 의해서 전체 나사형 스핀들(2)이 구동될 수 있으며, 이 경우 압입 끼워맞춤 면(19)에 의해 구현된 압입 끼워맞춤에 의해서, 나사형 스핀들(2)의 외부 부품(5)과 내부 슬리브(6) 사이에 토크를 전달하는 연결이 형성된다. 내부 슬리브(6)와 외부 부품(5) 사이에 형성되는 예컨대 형상 결합 방식의 추가 비틀림 방지 메커니즘은 불필요하다. 따라서, 외부 부품(5)은 나사형 스핀들(2)의 추가 기능에도 불구하고 매우 단순한 기하구조를 가지며, 예를 들어 나사산(7)이 제공된 더 긴 튜브로부터 절단되어 간단한 방식으로 원하는 길이로 제공될 수 있다.
도 5에 따른 실시예는, 내부 슬리브(6)가 여러 부분으로, 즉, 제1 슬리브 부재(14) 및 제2 슬리브 부재(15)로 구성되어 있다는 점에서, 도 3 및 도 4에 따른 실시예와 상이하다. 바닥 섹션(10)이 일체로 형성되어 있는 제2 슬리브 부재(15)도 여기서는 압착 이음에 의해 외부 부품(5)과 연결되어 있다.
도 6 및 도 7은, 정지 요소(9)가, 나사산(7)과 부분적으로 중첩되고 축방향으로 구부러진 설형부로서 형성되어 있다는 점에서 도 1 및 도 2에 따른 구조적 형상과 상이한, 나사형 스핀들(2)의 일 실시예를 보여준다. 설형 정지 요소(9)는, 참조 부호 "16"으로 표기된 볼 스크루 너트(3)의 정지 윤곽의 상호 작용을 위해 적합하다. 더 나아가, 정지 요소(9)는 하우징(4)에 대한 비틀림 방지 요소로서도 이용될 수 있다. 이 경우, 하우징(4)은, 충돌 요소(9)가 맞물릴 수 있도록 리세스로서 형성된 비틀림 방지 윤곽(17)을 갖는다. 이 경우, 정지 요소(9)는 도 10에 도시된 바와 같이 비틀림 방지 윤곽(17)으로부터 부분적으로 돌출할 수 있으며, 이로써 볼 스크루 너트(3)에 대한 정지부를 형성할 수 있다. 이와 같은 정지 기능이 요구되지 않는 경우에는, 도 11에 도시된 바와 같이, 정지 요소(9)가 더 이상 비틀림 방지 윤곽(17)으로부터 돌출하지 않을 정도로 나사형 스핀들(2)을 하우징(4) 내부로 삽입할 수 있다.
1: 볼 스크루 드라이브
2: 나사형 스핀들, 중공 스핀들
3: 볼 스크루 너트
4: 하우징
5: 외부 부품
6: 내부 슬리브
7: 나사산
8: 칼라
9: 정지 요소
10: 바닥 섹션
11: 바닥 섹션 내의 중앙 리세스
12: 바닥 섹션의 주연에 있는 리세스, 케이블 관통부
13: 치형부
14: 제1 슬리브 부재
15: 제2 슬리브 부재
16: 볼 스크루 너트의 정지 윤곽
17: 하우징의 비틀림 방지 윤곽
18: 평탄부
19: 압입 끼워맞춤 면

Claims (7)

  1. 볼 스크루 너트(3)와; 중공 스핀들(2)로서 형성된 나사형 스핀들;을 구비한 볼 스크루 드라이브로서, 상기 나사형 스핀들은 나사산(7)를 구비한 외부 부품(5) 및 추가 부품 없이 상기 외부 부품(5)과 연결된 내부 슬리브(6)로 구성되며, 상기 내부 슬리브는 외부 부품(5)을 단부면에서 돌출하는 칼라(8)를 구비하고, 상기 칼라에는 하나 이상의 정지 요소(9)가 일체로 형성되며, 볼 스크루 너트(3)가 상기 정지 요소(9)와의 상호 작용을 위해 제공된 정지 윤곽(16)을 갖는, 볼 스크루 드라이브.
  2. 제1항에 있어서, 내부 슬리브(6)가 압착 이음에 의해 외부 부품(5)과 연결되는 것을 특징으로 하는, 볼 스크루 드라이브.
  3. 제1항에 있어서, 정지 요소(9)를 적어도 부분적으로 수용하기 위해 제공된 비틀림 방지 윤곽(17)을 갖는 하우징(4)을 포함하는 것을 특징으로 하는, 볼 스크루 드라이브.
  4. 제1항에 있어서, 칼라(8)에 일체로 형성된 치형부(13)를 포함하는 것을 특징으로 하는, 볼 스크루 드라이브.
  5. 제1항 내지 제4항 중 어느 한 항에 있어서, 내부 슬리브(6)는 중앙 리세스(11)를 구비한 바닥 섹션(10)을 가지며, 상기 중앙 리세스(11)에는 반경 방향 외부로 바닥 섹션(10)의 주연에 형성된 리세스(12)가 연결되는 것을 특징으로 하는, 볼 스크루 드라이브.
  6. 제1항 내지 제5항 중 어느 한 항에 있어서, 내부 슬리브(6)는 여러 부분으로 형성되는 것을 특징으로 하는, 볼 스크루 드라이브.
  7. 제1항 내지 제6항 중 어느 한 항에 있어서, 내부 슬리브(6)는 외부 부품(5)의 나사산(7)보다 더 작은 표면 경도를 갖는 것을 특징으로 하는, 볼 스크루 드라이브.
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