KR940001631B1 - 회전하는 베어링 부재와 접촉되는 센서아암을 갖는 자장센서 설치 조립체 - Google Patents

회전하는 베어링 부재와 접촉되는 센서아암을 갖는 자장센서 설치 조립체 Download PDF

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Abstract

내용 없음.

Description

회전하는 베어링 부재와 접촉되는 센서아암을 갖는 자장센서 설치 조립체
제1도는 변속기에 설치된 드러스트 베어링을 포함하는 자동차 변속기 출력 축의 부분 단면도.
제2도는 제1도에 도시된 드러스트 베어링의 확대 단면도.
제3도는 제2도의 실시예를 나타낸 정면도.
제4도는 제2도 및 제3도의 실시예를 나타낸 확대 평면도.
제5도는 레이디얼 베어링의 바람직한 실시에를 나타낸 부분 단면도.
제6도는 제5도의 가요성 아암 지지부를 나타낸 정면도.
제7도는 제6도의 가요성 아암 지지부를 나타낸 평면도.
제8도는 제6도의 선 8-8을 따라 취해진 단면도.
제9도는 본 발명의 다른 실시예를 나타낸 정면도.
제10도는 제9도의 선 10-10을 따라 취해진 단면도, 및
제11도는 본 발명의 또 다른 실시예를 나타낸 사시도이다.
* 도면의 주요부분에 대한 부호의 설명
10, 58 : 축 12, 122 : 하우징
14 : 드러스트 베어링 16, 18, 80, 82 : 드러스트 궤도륜
21, 50, 52, 70 : 환형 부분 23, 68, 104 : 환형 아암 지지부
24, 60, 90, 126 : 환형 자장원 30, 78, 112, 123 : 센서
32, 72, 108, 110, 120 : 가요성 아암 38 : 돌출부
42, 44, 98 : 홈 56 : 로울러
62 : 자장원 지지부
본 발명은 베어링의 자장 센서 설치 조립체에 관한 것으로, 더 구체적으로 대향하는 고정된 궤도륜에 대해 회전하는 궤도륜의 속도를 결정하도록 자장원 및 자장 센서를 이용하는 레이디얼 베어링, 또는 드러스트 베어링의 자장 센서 설치 조립체에 관한 것이다.
최근 전자식 속도 센서는 단순히 속도를 감지하는 두개 이상의 독립된 부품들로 구성된다. 통상적으로, 자장원은 특별하게 준비된 축상에 압착되고 센서는 자장원에 대해 배치된다. 자장원 및 그 자장원에 대한 센서를 갖는 드러스트 베어링 및 레이디얼 베어링들이 1989년 10월 24일자로 산토스(Santos)등에게 허여된 "자장 검출기를 갖춘 드러스트 베어링"이라는 명칭의 미국 특허 제4,875,785호에 개시된다. 또한, 자장된 및 센서를 이용한 드러스트 베어링들이 1989년 3월 24일자로 제임스 에이.힐비(James A.Hilby) 및 알프레드 제이.산토스(Alfred J.Santos)에 의해 출원된 "자기 센서를 갖는 드러스트 베어링"이라는 명칭의 미국 특허 출원 번호 제 328,210호에 개시된다.
자장원 및 센서 사이의 간격 또는 공간이 일정하게 유지되는 것은 매우 중요하다. 따라서, 베어링의 여러가지 기계적인 요소들을 매우 높은 정밀도 조건하에서 제조하여 조립하는 것이 항상 필요하다. 이러한 요구 조건들로 인해 제조 비용이 더욱 높아지게 되고 생산성이 저하된다.
1989년 2월 25일자로 토루 키타(Toru kita)에게 허여된 "자기변형 코트 센서"라는 명칭의 미국 특허 제4,572,005호에서는 조향 축의 토크에 의해 야기된 조향 축의 자장의 교번 횟수들을 감지하여 조향 축의 토크를 결정한다. 탄력적인 센서 홀더가 조향 축과 센서 사이의 간격을 일정하게 유지한다. 그러나, 전술한 미국 특허 제4,572,005호에서는 레이디얼 베어링 또는 드러스트 베어링들에 사용되는 자장원과 자장감지기 사이의 간격이 어떻게 일정하게 유지될 수 있는가를 제시하지 않고 있다.
본 발명은 종래의 레이디얼 베어링 및 드러스트 베어링의 자기 센서에 존재하는 일정한 공기 틈새로 분리하는 문제에 대한 해결책을 제공한다. 호올(Hall)센서와 같은 자장 센서가 드러스트 베어링의 부품들이 축방향으로 분리되거나 또는 레이디얼 베어링의 진원도, 동심도, 반경방향 치수등의 정밀성의 결함에 관계없이, 자장원을 지지하는 부재와 항상 접촉되는 가요성 아암에 설치됨으로써 전술한 문제들이 해결된다.
간단하게 설명하면, 본 발명은 자장원으로서 자화된 환형 부분을 가진 회전가능한 환형 궤도륜을 포함한다. 아암지지부는 회전가능한 환형 궤도륜과 접촉하도록 그 아암 지지부에서 연장하는 가요성 아암을 가진다. 그 가요성 아암을 자장 센서가 설치되어 자장원에서의 가장을 감지하도록 배치된다.
이하 첨부 도면들을 참조하여 본 발명을 더욱 상세하게 설명하면 다음과 같다.
도면들에서 유사한 부품들은 같은 부호로 나타낸다.
도면들 중 제1도 및 제2도를 참조하면, 회전가능한 축(10)이 고정된 하우징(12)내에 배치된다. 제1드러스트 궤도륜(16)과, 제2드러스트 궤도륜(18)을 가진 드러스트 베어링(14)이 하우징내에 설치되며, 제1드러스트 궤도륜(16)의 뒷면은 회전가능한 축(10)의 견부(20)와 접촉되고 제2드러스트 궤도륜(18)의 뒷면은 환형 지지부(23)의 반경방향으로 연장하는 환형 부분(21)과 접촉된다. 제1드러스트 궤도륜(16)은 축(10)과 같은 속도로 회전한다. 제2드러스트 궤도륜(18)은 뒷판(22)에 고정된 환형 지지부(23)에 의해 그 드러스트 궤도륜에 대한 축방향 힘이 가해지기 때문에 회전되지 않는다.
제1드러스트 궤도륜(16)의 면에 환형 자장원(24)이 설치되어 가요성 아암(32)과 대향한다. 제2도를 참조하면, 환형 자장원(24)의 안쪽 둘레(26)가 제2드러스트 궤도륜(18)의 축방향으로 연장하는 플랜지(27)의 바깥쪽 둘레에서 반경방향으로 떨어져 있음으로써, 공간(28)을 제공한다. 가요성 아암(32)에 배치된 센서(30)은 자장원(24)의 교번하는 남북 자극들이 센서를 통과하는 횟수를 감지하여 축(10)이 회전하는 속도로 나타낸다. 센서로부터의 전기 신호들은 도선(34)(제1도에 도시됨)을 통해 전도된다.
제3도 및 제4도를 참조하면, 가요성 아암 지지부(23)는 그 지지부(23)에서 연장되어 회전가능한 드러스트 궤도륜(16)과 접촉하는 가요성 아암(32)을 가진다. 이 접촉은, 센서(30) 근처에 배치되어 자장원(24)의 안쪽 둘레(37) 및 제1드러스트 궤도륜(16)과 접촉하는 제2드러스트 궤도륜(18)의 플랜지(27)사이의 공간(28)을 통해 축방향으로 연장하는 가장자리(36)(제2도 및 제4도에 도시됨)에 의해 이루어진다.
궁형 가요성 아암(32)은 경질 돌출부(38)(제3도에 도시됨)에서 일체로 연장한다. 이 돌출부(38)는 지지부(23)의 바깥쪽 둘레에서 바깥쪽으로 연장한다. 가요성 아암(32)은 궁형이고 아암 지지부(23)와 사실상 동축이며 가요성 아암 지지부(23)의 플랜지(40)(제4도에 도시됨)를 통한 횡방향 평면에 대해 예각("A")을 이루며 돌출부(38)에서 연장한다.
제2드러스트 궤도륜(18)과 같은 기계적인 요소들이 제1드러스트 궤도륜(16)에서 축방향으로 약간 분리되려고 할때 가요성 아암(32)이 제1드러스트 궤도륜(16)과 접촉된채로 유지될 수 있도록 적절한 유연성을 제공하기 위해 그 가요성 아암(32)의 길이가 충분히 길어야 한다.
제3도에 도시된 바와같이, 가요성 아암(32)내에는 궁형 홈(42) 및 그에 인접한 더 깊은 홈(44)이 제공된다. 더 깊은 홈(44)내에 센서(30)(제3도에 도시안됨)가 설치되며 그 센서로의 도선 접속부들은 홈(42)에 삽입된다. 이 도선들 및 센서는 에폭시 수지, 또는 다른 적절한 수단에 의해 홈들내에 부착될 수 있다.
제1도 내지 제4도의 드러스트 베어링의 작동시에, 축(10)이 회전하면 자화된 자장원(24)이 고정된 센서(30)를 지나 회전한다. 센서는 자장원(24)의 남북 자극들이 통과하는 비율을 감지한다. 이 비율이 축의 속도를 나타낸다. 드러스트 베어링의 경질 부재들의 어떠한 축방향으로의 이동에도 불구하고 자장원(24)에서 센서(30)까지의 공간 또는 분리 간격은 가요성 아암(32)의 유연성에 의해 항상 일정하게 유지된다.
제5도 내지 제8도는 본 발명이 레이디얼 베어링에 응용된 실시예를 나타낸다. 제5도를 참조하면, 레이디얼 베어링은 축방향으로 연장하는 소정 직경의 환형 부분(50) 및 반경방향 견부(54)에 의해 그 환경 부분(50)에서 분리되어 축방향으로 연장하는 더 큰 직경의 환형 부분(52)을 가진다. 그 환형 부분(52)은 로울러들(56)에 대한 궤도면으로서 작용한다. 회전가능한 축(58)은 로울러들(56)에 대한 다른 궤도면으로서 작용한다.
회전 가능한 축(58)상에 동축으로 설치된 환형 자장원 지지부(62)상에 환형 자장원(60)이 설치된다. 축상의 환형 자장원 지지부(62)를 축방향 및 반경방향으로 고정시키도록 그 자장원 지지부(62)를 억지 끼워맞춤으로 축(58)에 고정시킨다.
가요성 아암 지지부(68)는 자장원 지지부(62)에 대해 동축으로 설치되어 환형 부분(70)을 제공하도록 자장원 지지부(62)에서 반경방향으로 떨어져 있다. 가요성 아암 지지부(68)는 그 아암 지지부(68)에서 환형 부분(70)을 가로질러 비스듬히 연장하는 가요성 아암(72)을 가진다. 이 가요성 아암(72)은 자장원(60) 양쪽에서 축방향으로 분리되어 반경방향으로 연장하는 다리부들(74, 76)을 가진다. 그 다리부들(74, 76)의 하부는 항상 축(58)과 접촉된다. 센서(78)가 자장원(60)에서 떨어져 배치되어 자장원과 직접 접촉하지 않도록 다리부들의 길이가 정해진다.
제5도 내지 제8도에 도시된 레이디얼 베어링의 작동시에, 축(58)이 회전하면 자장원(60)도 축과 함께 회전한다. 자장원의 다수의 남북 자극들이 자장 센서(78)를 통과할때, 그 속도가 센서(78)에 의해 감지된다. 축 또는 베어링의 다른 기계적인 부품들의 정밀 기계가공에 어떠한 부족함이 있더라도, 가요성 아암이 축(58)과 접촉되는 다리부들(74, 76)을 그 상태로 보유시킴으로써 센서(78)가 자장원(60)에서 일정한 간격을 유지하게 된다.
제9도 및 제10도는 레이디얼 베어링의 다른 실시예를 나타낸다. 이 레이디얼 베어링은 회전 가능한 안쪽 궤도륜(80) 및 고정된 바깥쪽 궤도륜(82)을 포함한다. 다수의 볼들(84)이 궤도륜들(80, 82) 각각의 궤도면들(86, 88)을 따라 두개의 궤도륜들 사이의 환형 부분에 놓여져 있다.
회전하는 궤도륜(80)은 환형 자장원(90)을 가진다. 이 자화된 환형 자장원(90)은 안쪽 궤도륜(80)의 내경(94)보다 큰 내경(92)을 갖지만 그 환형 자장원(90)의 외경(96)운 안쪽 궤도륜(80)의 외경과 같다.
제10도를 참조하면, 바깥쪽 궤도륜(82)의 카운터 보어(102)을 형성하는 면(100)에 환형홈(98)이 형성된다. 환형 아암 지지부(104)에는 그의 바깥쪽 둘레에 환형 돌출부(106)가 제공된다. 그 돌출부(106)는 바깥쪽 궤도륜(82)의 홈(98)내로 꼭 끼워맞춤 되어 지지부(104)를 바깥쪽 궤도륜(82)의 적절한 축방향 및 반경 방향 위치에 보유시킨다.
아암 지지부(104)와 일체인 가요성 아암은 자장원(90) 및 바깥쪽 궤도륜(82) 사이의 환형 부분을 가로질러 비스듬히 연장되어 환형 자장원(90)과 접촉된다. 이 가요성 아암은 아암 지지부에 인접한 아암(108)을 가진다. 그 인접한 아암(108)은 아암 지지부에 대해 예각을 이루며 아암 지지부에서 연장된다. 또한, 그 가요성 아암은 아암 지지부에서 멀리 떨어져 있으며 인접한 아암(108)에서 직접 연장되는 아암(110)을 가진다. 그 말단 아암(110)은 아암 지지부에서 멀리 떨어져 있고 인접한 아암(108)에서 직접 연장된다. 그 말단 아암(110)은 인접한 아암(108)에서 그 인접한 아암에 대해 예각을 이루며 연장된다. 가요성 아암의 말단 아암(110)에 센서(112)가 장착된다.
제9도 및 제10도의 실시예의 작동시에, 안쪽 궤도륜(80)이 회전하면 자장원(90)도 같은 속도로 회전한다. 가요성 아암내의 센서(112)가 단위 시간동안에 센서를 통과하는 자장원의 남북 자극들의 횟수를 감지하여 검출한다. 베어링의 일그러짐 또는 정밀한 치수들의 결함에 관계없이 가요성 아암이 항상 자장원(90)과 접촉된 채로 유지됨으로써, 센서(112)와 자장원(90)사이의 간격이 항상 일정하게 유지된다.
본 발명은 드러스트 베어링 및 레이디얼 베어링이 아닌 다른 것에도 이용되리라 기대된다. 예컨대, 가요성 아암과 센서가 변속기 차동 톱니바퀴 또는 차축의 하우징과 같은 하우징에 설치될 수 있으며 가요성 아암이 하우징에서 연장되어 회전하는 자장원과 접촉될 수 있다. 이러한 가능성들이 제11도에 개략적으로 나타난다. 제11도를 참조하면, 가요성 아암(120)이 하우징(122)에서 연장된다. 센서(123)는 자장원의 회전 속도를 나타내도록 회전하는 자장원(126)과 계속적으로 접촉된 채로 유지되는 센서 모듈(124)에 설치된다.

Claims (7)

  1. 자장원(24, 60, 90)으로서 자화된 환형 부분을 가진 회전가능한 환형 궤도륜(16, 80), 상기 회전 가능한 환형 궤도륜(16, 80)과 접촉하도록 아암 지지부(23, 68, 104)에서 연장되는 가요성 아암(32, 72, 108, 110)을 가진 아암 지지부(23, 68, 104), 및 상기 가요성 아암(32, 72, 108, 110)에 설치되어 자장원(24, 60, 90)에서의 자장을 감지하도록 배치된 자장 센서(30, 78, 112)를 포함하는 것을 특징으로 하는 회전하는 베어링 부재와 접촉되는 센서 아암을 갖는 자장 센서 설치 조립체.
  2. 제1항에 있어서, 상기 아암 지지부(23, 68, 104)가 환형임을 특징으로 하는, 회전하는 베어링 부재와 접촉되는 센서 아암을 갖는 자장 센서 설치 조립체.
  3. 제2항에 있어서, 상기 회전 가능한 환형 궤도륜(16)이 베어링의 드러스트 판이고, 상기 아암 지지부(23)가 상기 베어링의 드러스트 판에서 축방향으로 떨어져 있음을 특징으로 하는, 회전하는 베어링 부재와 접촉되는 센서 아암을 갖는 자장 센서 설치 조립체.
  4. 제2항에 있어서, 상기 아암 지지부(104)가 상기 회전가능한 환형 궤도륜(80)에서 반경방향으로 떨어져 있음을 특징으로 하는, 회전하는 베어링 부재와 접촉되는 센서 아암을 갖는 자장센서 설치 조립체.
  5. 제3항에 있어서, 상기 아암 지지부(23)가 그의 바깥쪽 둘레에서 바깥쪽으로 연장하는 경질 돌출부(38)를 가지며, 상기 돌출부(38)에 연결된 상기 가요성 아암(32)은 궁형이며, 상기 아암 지지부(23)와 동축이고 상기 돌출부(38)에서 상기 아암 지지부(23)를 통한 횡방향 평면에 대해 예각(A)을 이루며 연장하는 것을 특징으로 하는 회전하는 베어링 부재와 접촉되는 센서아암을 갖는 자장 센서 설치 조립체.
  6. 제4항에 있어서, 상기 아암 지지부(104)가 상기 회전가능한 환형 궤도륜(80)의 외경보다 더 큰 내경을 갖게 됨으로써 아암 지지부(104)와 회전가능한 환경 궤도륜(80)사이에 환형 부분이 제공되며, 상기 가요성 아암(108, 110)이 상기 환형 부분을 가로질러 비스듬히 연장하는 것을 특징으로 하는, 회전하는 베어링 부재와 접되는 센서아암을 갖는 자장센서 설치 조립체.
  7. 제6항에 있어서, 상기 가요성 아암(108, 110)이 상기 아암 지지부(104)에서 그 아암 지지부(104)에 대해 예각을 이루며 연장하는 상기 아암 지지부(104)에 인접한 아암(108) 및 상기 인접한 아암(108)에서 그 인접한 아암(108)에 대해 예각을 이루며 연장하는 상기 아암 지지부(104)에서 멀리 떨어진 아암(110)으로 구성되는 것을 특징으로 하는 회전하는 베어링 부재와 접촉되는 센서아암을 갖는 자장센서 설치 조립체.
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