KR20230032582A - 토크전달수단이 구비된 볼스크류 - Google Patents

Abstract

외경면에 나선형의 축궤도홈(113)이 형성된 스크류축(110)과, 상기 스크류축(110)이 삽입되는 중공체로 내경면에 나선형의 너트궤도홈(125)이 형성된 볼너트(120)와, 상기 축궤도홈(113)과 너트궤도홈(125) 사이에 구비되어 전동하는 복수의 볼을 포함하며; 상기 볼너트(120)의 적어도 축 방향 일측 단부에는 토크전달수단(127)이 구비된 볼스크류(100)에 관한 것이다.

Description

토크전달수단이 구비된 볼스크류{A Ball Screw Having Torque Transmitting Means}

본 발명은 볼스크류에 관한 것으로, 보다 상세하게는 스크류너트의 적어도 일측 단부에 토크전달수단이 구비된 볼스크류에 관한 것이다.

볼스크류는 회전 운동을 직선 운동으로 변환하여 길이 방향으로 이동할 수 있도록 하는 기계장치이다. 볼스크류는 모터에 의한 회전 운동을 직선 운동으로 변환하여 이동가능 하도록 스크류축에 볼이 내삽된 볼너트가 결합되어 볼의 구름 운동에 의해 마찰력을 줄이고 정밀한 거리의 이동이 가능하다. 볼스크류는 볼을 외부순환, 내부순환 등의 다양한 방법으로 하며, 스크류의 피치에 따라 이동속도를 조절하고 정밀하게 이동 거리를 제어할 수 있어 공작기계, CNC선반과 같은 공작 기계나 다양한 산업 기계에 널리 사용되고 있다.

도 1은 종래기술에 의한 볼스크류를 절개한 사시도로서, 볼스크류(10)는 외주면에 나사산인 너트궤도홈(113)이 가공된 스크류축(11)과, 내주면에 나사산인 너트궤도홈(125)이 가공된 볼너트(12)가 볼(13)의 구름 운동에 의해 작동한다. 상기 볼너트(12)와 스크류축(11) 중 어느 하나가 고정된 상태에서 나머지 하나가 회전하면 이러한 회전운동이 나머지 하나의 직선운동으로 변환되도록 구성된다. 볼(13)은 볼너트(12)에 형성된 순환로(도시하지 않음)를 따라 순환한다.

볼스크류(10)는 작동과 원리는 종래 공지의 기술이므로 이에 대한 상세한 설명을 생략한다.

도 2는 종래 볼스크류(10)의 사용을 설명하기 위하여 예시적으로 도시한 브레이크 작동기구의 일부 단면도이다. 도 2에서 페달(50)을 밟으면 답력 신호가 제어부로 전달되고, 모터(20)가 작동하며, 키(25)로 모터(20)의 로터(23)와 일체로 회전하도록 설치된 볼스크류(10)의 볼너트(12)가 회전하면(즉, 볼너트(12)에 토크가 전달되면), 볼너트(12)의 회전에 의하여 스크류축(11)이 전진하게 된다. 도 2에서 도면부호 21은 모터(20)의 스테이터를 도시한 것이며, 30은 베어링을 도시한 것이며, 40은 하우징을 도시한 것이고, 60은 마스터실린더를 도시한 것이다.

상기와 같은 볼스크류(10)에 있어서 로터(23)와 볼스크류(10)의 축 정렬이 정확하게 이루어지지 않은 오정렬이 발생할 수 있으며, 이를 방지하기 위해서 높은 정밀도가 요구되었고, 스크류축(11) 내로 볼너트(12)가 삽입되는 구조이므로 부피가 커지며, 볼너트(12)의 두께나 외경을 충분하게 크게 설계할 수밖에 없는 문제점이 있었다.

또한, 모터(20)와 축 방향으로 결합되는 구조에서는 오정렬의 문제를 해결하기 위하여 볼너트(12)와 모터(20) 회전축 사이에 별도의 커플링이 설치되어야 하였다.

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본 발명은 상기와 같은 종래 기술이 가지는 문제점을 해결하기 위하여 제안된 것으로, 토크 전달을 위해 별도의 부품이 필요하지 않고, 볼너트의 외경을 증가시키지 않고 토크를 전달할 수 있으며, 중심축 오정렬이 있는 경우에도 원활한 토크 전달이 가능하며, 소음 발생이 억제되는 토크전달수단이 구비된 볼스크류를 제공하는 것을 목적으로 한다.

상기와 같은 목적을 위하여, 본 발명은 외경면에 나선형의 축궤도홈이 형성된 스크류축과, 상기 스크류축이 삽입되는 중공체로 내경면에 나선형의 너트궤도홈이 형성된 볼너트와, 상기 축궤도홈과 너트궤도홈 사이에 구비된 복수의 볼을 포함하며; 상기 볼너트의 축 방향 단부에는 토크전달수단이 구비된 볼스크류를 제공한다.

상기에서, 토크전달수단은 볼너트의 단부에 축 방향으로 구비된 페이스 스플라인인 것을 특징으로 한다.

상기에서, 토크전달수단은 볼너트의 축 방향 단부에 원주 방향을 따라 교대로 축 방향으로 돌출된 돌기와 오목한 홈인 것을 특징으로 한다.

상기에서, 스크류축은 중공체인 것을 특징으로 한다.

본 발명에 따르는 토크전달수단이 구비된 볼스크류(100)에 의하면, 토크 전달을 위해 별도의 부품이 필요하지 않고, 볼너트의 외경을 증가시키지 않고 토크를 전달할 수 있으며, 페이스 스플라인의 치합에 의하여 토크가 전달될 수 있으므로 중심축 오정렬이 있는 경우에도 원활한 토크 전달이 가능하며, 소음 발생이 억제되며, 큰 토크를 전달할 수 있다.

도 1은 종래의 볼스크류를 도시한 일부 절개 사시도이며,
도 2는 종래 볼스크류의 사용 예를 설명하기 위하여 도시한 단면도이며,
도 3은 본 발명에 따르는 볼스크류를 도시한 사시도이며,
도 4는 본 발명에 따르는 볼스크류의 사용 예를 설명하기 위하여 도시한 단면도이며,
도 5는 본 발명에 따르는 볼스크류의 구동부와의 결합 관계를 설명하기 위하여 도시한 사시도이다.

본 발명의 설명에 사용되는 모든 기술적 용어들 및 과학적 용어들은, 달리 정의되지 않는 한, 본 개시가 속하는 기술 분야에서 통상의 지식을 가진 자에게 일반적으로 이해되는 의미를 갖는다. 본 개시에 사용되는 모든 용어들은 본 개시를 더욱 명확히 설명하기 위한 목적으로 선택된 것이며 본 개시에 따른 권리범위를 제한하기 위해 선택된 것이 아니다.

본 발명의 설명에 사용되는 "포함하는", "구비하는", "갖는" 등과 같은 표현은, 해당 표현이 포함되는 어구 또는 문장에서 달리 언급되지 않는 한, 다른 실시예를 포함할 가능성을 내포하는 개방형 용어(open-ended terms)로 이해되어야 한다.

본 발명의 설명에 사용되는 단수형의 표현은 달리 언급하지 않는 한 복수형의 의미를 포함할 수 있으며, 이는 청구범위에 기재된 단수형의 표현에도 마찬가지로 적용된다.

본 발명의 설명에서 어떤 구성요소가 다른 구성요소에 "연결되어" 있다거나 "결합되어" 있다고 언급된 경우, 어떤 구성요소가 다른 구성요소에 직접적으로 연결될 수 있거나 결합될 수 있는 것으로, 또는 새로운 다른 구성요소를 매개로 하여 연결될 수 있거나 결합될 수 있는 것으로 이해되어야 한다.

이하에서 첨부된 도면을 참조하여, 본 발명의 토크전달수단이 구비된 볼스크류에 대하여 상세하게 설명한다.

도 3은 본 발명에 따르는 볼스크류를 도시한 사시도이며, 도 4는 본 발명에 따르는 볼스크류의 사용 예를 설명하기 위하여 도시한 단면도이다.

본 발명에 따르는 볼스크류(100)는 외경면에 나선형의 축궤도홈(113)이 형성된 스크류축(110)과, 상기 스크류축(110)이 삽입되는 중공체로 내경면에 나선형의 너트궤도홈(125)이 형성된 볼너트(120)와, 상기 축궤도홈(113)과 너트궤도홈(125) 사이에 구비된 복수의 볼을 포함한다. 상기 볼은 볼너트(120)에 형성된 순환로(도시하지 않음)를 따라 이동하고 너트궤도홈(125)과 축궤도홈(113) 사이에서 전동하하여 순환한다.

본 발명에 따르는 볼스크류(100)는 볼너트(120)의 축 방향 단부에는 토크전달수단(127)이 구비된다.

상기 토크전달수단(127)은 볼너트(120)의 단부에 축 방향으로 구비된 페이스 스플라인으로 형성된다. 모터와 같은 구동수단의 구동부(예, 모터의 로터 또는 모터축)의 단부에 토크전달수단(127)인 페이스 스플라인에 치합하는 페이스 스플라인이 구비되어 서로 치합하면서 볼너트(120)를 회전시킬 수 있으므로(토크를 전달할 수 있으므로), 중심축에 오정렬이 있는 경우에도 토크 전달이 가능하고, 양측을 연결하기 위한 커플링과 같은 별도의 부품 추가 없이 토크 전달이 가능하다. 그리고 볼너트(120)의 외경 증가 없이 토크전달이 가능하다.

보다 구체적으로 설명하면, 상기 토크전달수단(127)은 볼너트(120)의 축 방향 단부에 원주 방향을 따라 교대로 축 방향으로 돌출된 돌기와 오목한 홈으로 형성하는 것이 가능하다.

도 4에 도시된 바와 같이, 본 발명에 따르는 볼스크류(100)는 축 방향 단부에 축 방향으로 형성된 페이스 스플라인인 토크전달수단(127)을 포함하여, 로터(23)의 단부에 축 방향으로 형성되며 상기 토크전달수단(127)에 치합하는 페이스 스플라인(231)을 구비하도록 하며, 양측의 페이스 스플라인이 치합되도록 하여 로터(23)의 토크를 토크전달수단(127)을 통하여 볼스크류(100)의 볼너트(120)로 전달할 수 있다. 볼너트(120)로 토크가 전달되어 볼너트(120)가 회전하면 스크류축(110)은 그 길이 방향으로 운동하게 된다.

도 5는 위에서 설명한 모터의 로터(23)나, 모터 축과 같은 구동부(DS)에 형성된 페이스 스플라인(DS1)과 볼너트(120)에 축 방향으로 구비된 페이스 스플라인(127)이 치합된 상태를 명확하게 하기 위하여 도시한 것이다.

구동부(DS)에 형성된 페이스 스플라인(DS1)과 볼너트(120)에 축 방향으로 구비된 페이스 스플라인(127)이 치합하여 토크가 전달되므로, 커플링이나 도 2에 도시된 키(25)와 같은 별도의 부품이 없어도 토크 전달이 가능하고, 볼너트(120)의 외경 증가시키지 않고 토크를 전달할 수 있으며, 양측 페이스 스플라인의 결합에서 틈 발생 가능성이 낮으므로 소음이 발생하지 않게 된다. 상기 토크전달수단(127)은 볼너트(120)의 축 방향 단부에 원주 방향을 따라 교대로 축 방향으로 돌출된 돌기와 오목한 홈으로 형성된다.

본 발명에 따르는 볼스크류(100)를 이루는 스크류축(110)은 도 2에 중실축으로 도시되어 있으나, 도 4에 도시된 바와 같이 중공축으로 형성되는 것도 가능하다.

100: 볼스크류 110: 스크류축
120: 볼너트

Claims (4)

1. 외경면에 나선형의 축궤도홈(113)이 형성된 스크류축(110)과, 상기 스크류축(110)이 삽입되는 중공체로 내경면에 나선형의 너트궤도홈(125)이 형성된 볼너트(120)와, 상기 축궤도홈(113)과 너트궤도홈(125) 사이에 구비되어 전동하는 복수의 볼을 포함하며;
   상기 볼너트(120)의 축 방향 단부에는 토크전달수단(127)이 구비된 것을 특징으로 하는 토크전달수단이 구비된 볼스크류(100).
2. 제1 항에 있어서, 상기 토크전달수단(127)은 볼너트(120)의 단부에 축 방향으로 구비된 페이스 스플라인인 것을 특징으로 하는 토크전달수단이 구비된 볼스크류(100).
3. 제1 항에 있어서, 상기 토크전달수단(127)은 볼너트(120)의 축 방향 단부에 원주 방향을 따라 교대로 축 방향으로 돌출된 돌기와 오목한 홈인 것을 특징으로 하는 토크전달수단이 구비된 볼스크류(100).
4. 제1 항 내지 제4 항 중 어느 한 항에 있어서, 상기 스크류축(110)은 중공체인 것을 특징으로 하는 토크전달수단이 구비된 볼스크류(100).

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