KR100390721B1 - 특히 회전 및 선회 운동을 측정 및 전달하기 위한 기어감속장치 - Google Patents

Abstract

회전 물체의 움직임을 측정하고 전달하기 위한 기어 감속장치는 순차적으로 배열된 휠/피니언 쌍들을 가지고 있다. 각각의 휠/피니언 쌍은 기어 휠과 피니언으로 이루어져 있고, 그 기어 휠과 피니언은 공통의 기어 축에 고정적으로 연결되어 있다. 기어 휠들의 적어도 일부는 회전 물체의 회전면에 대하여 비스듬한 각도로 경사져 있는 상이한 평행 면들에 배치되어 있다. 그 기어 휠들은 동일한 직경을 가지고 있고, 각각의 피니언이 그 다음의 기어 휠을 구동한다. 휠/피니언 쌍들의 배열순서에서 첫 번째 휠이 회전 물체에 의해 구동되고, 마지막 피니언이 선회가능하게 장착된 광학적 각도측정장치를 구동한다.

Description

특히 회전 및 선회 운동을 측정 및 전달하기 위한 기어 감속장치 {Gear-reduction device, particularly for measuring and transmitting rotary and swivel movements}

본 발명은 회전 및 선회 운동을 측정하고 전달하기 위한 기어 감속장치에 관한 것이다. 이 기어 감속장치는, 기어 휠과 피니언 기어가 공통의 기어 축에 고정적으로 설치된 다중 휠/피니언 쌍들, 즉, 단일체 요소들에 의한 전달 타입이다. 움직임이 측정될 회전 물체에 결합된 때, 이 기어 감속장치는 측정 범위가 확대되도록 회전 물체의 각(角)운동과 관련하여 감소된 회전각 출력을 발생한다.

회전각 및 회전수를 측정하기 위해, 지금까지는 다단 기어박스에서 상이한 직경의 기어들을 높은 기어 감속비 또는 가속비로 결합하여 사용하였다.

이런 종류의 장치의 한가지 단점은, 휠/피니언 기어박스내의 기어들이 개별적으로 엇갈려 있는 위치들에 배치되어야 하기 때문에 비교적 높은 높이(H)가 필요로 하게 된다는 것이다. 또한, 불균일한 휠/피니언 쌍들을 사용하는 것은 작업 비용을 증가시키고, 부픔들의 저장 및 조립을 위한 비용을 증가시킨다.

본 발명의 목적은, 회전각 및 회전수를 측정하는데 사용되는 공지의 기어박스의 단점들을 해소하고, 회전 및 선회 운동을 측정하고 전달하기 위한 신규한 기어 감속장치를 제공하는데 있다. 바람직한 특징은, 이 기어 감속장치가 엄격한 설치제약조건 하에서도, 예를 들어, 자동차의 조향기구 내에서도 기존의 시스템에 일체화하는데 적합하다는 것과, 이 장치가 낮은 작업 비용과 적은 수의 부품으로 제작될 수 있다는 것이다.

도 1은 본 발명에 따른 기어 감속장치를 가진 조향기구 하우징의 정면도.

도 2는 기어 감속장치의 측면도.

*도면의 주요 부분에 대한 부호의 설명*

1∼4: 휠/피니언 쌍 5: 광학적 각도측정장치

7: 조향기구 조립체 8: 조향 칼럼

9, 20: 센서 10: 다이오드

12, 13: 피니언

상기 목적을 달성하기 위해, 본 발명은 회전 및 선회 운동을 측정하고 전달하기 위한 기어 감속장치를 제공한다. 이 장치는 기어 휠과 피니언 기어가 기어 축에 고정적으로 연결되어 있는 다중 휠/피니언 쌍들, 즉, 단일체 요소들을 포함한다. 회전각이 측정될 회전 물체에 결합된 때, 이 장치는 그의 출력으로서 회전 물체에 의해 행해지는 움직임과 관련하여 감소된 각운동량을 발생하여, 측정 범위가확대된다. 이 장치는 상이한 휠/피니언 쌍들의 기어 휠들이 상이한 기어-휠 면들을 차지하는 기하학적 구조를 가진다. 본 발명은, 기어-휠 면들의 적어도 일부가 서로 평행하지만, 회전 물체의 회전면에 대하여 비스듬한 각도로 경사져 있는 점에서 유리하게 구별된다. 또한, 본 발명의 장치에서는, 상이한 휠/피니언 쌍들의 휠들이 동일한 직경을 되어 있고, 휠/피니언 쌍들이, 각 휠/피니언 쌍의 피니언이 그 다음의 휠/피니언 쌍의 휠에 맞물려 차례차례로 배열되어 있고, 그 배열 순서에서 첫 번째 휠/피니언 쌍의 휠, 즉, 입력 휠이, 회전 물체에 적극적으로 맞물려 그 회전 물체에 의해 구동되고, 그 배열 순서에서 마지막 휠/피니언 쌍의 피니언이 적극적인 운동전달 연결을 통해 광학적 각도측정장치의 선회 운동을 제어한다.

본 발명의 일 실시형태에서, 입력 휠의 휠 면은 회전 물체의 회전면에 평행하다.

다른 실시형태에서, 출력 휠의 휠 면이 광학적 각도측정장치의 선회운동면에 평행하다.

또 다른 실시형태에서, 모든 휠 면들이 서로 평행하고, 회전 물체의 회전면에 대하여 경사져 있다.

또한, 본 발명의 범위 내에서, 입력 휠이 구동 유니트에 운동학적으로 결합되어 있고, 출력 휠이 피동장치에 운동을 전달하는 중심 출력축을 가지고 있는 실시형태도 가능하다.

또 다른 실시형태에서는, 기어 감속장치가 베이스 판과 커버 판을 가지며, 이 장치의 구동축 및 피동축이 베이스 판 및 커버 판에 설치된 베어링 내에서 회전하고, 이 기어 감속장치가 플랜지에서 구동 유니트 상에 장착되어, 그 구동 유니트와 단일체의 모듈을 형성한다.

본 발명의 특징으로서 고려되는 신규한 특징들이 첨부 도면에 의거하여 설명된다. 그러나, 개선된 장치 자체는 부가적인 특징 및 이점과 함께 그의 구조 및 작동 모드에 관하여, 첨부 도면에 의거한 바람직한 실시형태의 하기 상세한 설명으로부터 양호하게 이해될 것이다.

이하, 첨부한 도면을 참고로 본 발명을 구체적으로 설명한다.

도 1에는, 조향기구 조립체(7)가 조향 칼럼(column)(8)에 평행한 관찰방향에서 본 것으로 도시되어 있다. 구동 휠(6)이 조향 칼럼(8)의 회전 운동을 휠/피니언 쌍(1, 2, 3)으로 전달한다. 마지막 휠/피니언 쌍(3)의 피니언은 광학적 각도측정장치(5)에 운동전달 방식으로 적극적으로 맞물려 있어, 피니언의 회전이 광학적 각도측정장치(5)의 선회 운동으로 전환되게 한다. 그 선회 운동은 다이오드(10)의 광 빔(beam)이 부채꼴 영역(11) 내에서 센서(9)에 조사되도록 그 광 빔을 제어한다.

도 2는 도 1에 나타낸 구조와 유사한 기어 감속장치의 측면도를 나타낸다. 구동 휠(6)이 부호 1∼4로 나타낸 4개의 휠/피니언 쌍의 순서로 회전 운동을 전달한다. 휠/피니언 쌍(2∼4)의 회전축들은 서로 평행하지만, 구동 휠(6)의 회전면에 대하여 비스듬한 각도로 배치되어 있다. 한편, 휠/피니언 쌍(1)은 기울어져 있지 않지만, 구동 휠(6)과 동일한 회전면을 가진다.

본 발명에 따른 기어 감속장치에서는, 회전각 또는 선회각의 측정 범위가 크게 확대될 수 있다. 휠/피니언 쌍들은, 매우 작은 거리만을 두고 서로 떨어져 있는 2개의 하우징 절반부 내에, 즉, 베이스 판(Y)과 커버 판(Z) 사이에 배치된 베어링(a∼d)들 내에서 회전할 수 있게 지지되어 있다. 그 하우징 절반부들 사이, 즉, 베이스 판(Y)과 커버 판(Z) 사이의 간격은, 예를 들어, 휠/피니언 쌍들의 허브 직경(D)의 1.5배와 동일한 높이(H)를 가질 수 있다.

측정 및 회전구동 분야를 위해 설계된 기어 감속장치는, 예를 들어, 자동차의 조향 휠의 절대 각도위치를 측정하는 조향각 센서에 통합될 수 있다. 이 경우를 위한 각도 센서장치는, 조향 휠의 회전 운동부에 직접 연결되고 코드화된 포맷으로 나타내어지는 제1 각도측정 눈금을 가진 제1 회전자를 구비한 제1 센서 유니트를 포함한다. 고정된 제1 검출장치가 조향 휠의 전체 각도 범위의 단편 부분 내에서 회전자 각도 코드를 판독한다. 제1 회전자에는 기어 감속장치를 통해 제2 센서 유니트에 속하는 제2 회전자가 연결되어 있다. 제2 회전자는 제1 회전자와 같이, 코드화된 각도측정 눈금을 가지고 있고, 그 각도측정 눈금은 전체 조향각 범위를 커버하는 고정된 제2 검출장치에 의해 판독된다.

제1 검출장치는 센서 어레이(array), 즉, 서로 인접하여 배치된 다수의 센서 요소들로서 구성될 수 있다. 센서 어레이 개념은 제1 회전자의 코드 뿐만 아니라 제2 회전자의 코드를 판독하는데 적합하다. 제1 회전자는 엔코더(encoder) 디스크로서 설계되어 있고, 센서 어레이는 엔코더 디스크의 반경방향으로 길게 연장하는 센서 요소들의 선형 배열이다. 여기서, 센서 요소들은 코드화된 각도측정 눈금을 가지고 있는 엔코더 디스크의 편평한 표면으로 향하여 있다.

제2 회전자는 본 발명에 따른 기어 감속장치에 의해 제1 회전자에 운동학적으로 연결되어 있다. 본 발명에 따른 기어 감속장치에서, 첫 번째 휠/피니언 쌍의 기어 휠이 제1 회전자의 치(齒)에 맞물려 있고, 첫 번째 휠/피니언 쌍의 피니언이 그 다음의 휠/피니언 쌍을 구동시킨다. 그 순서의 마지막 휠/피니언 쌍의 피니언이 출력 기어이고, 그의 회전을 선회 레버를 통해 제2 센서 유니트에 전달한다. 그 선회 레버는 제2 센서 유니트의 코드화된 각도측정 눈금을 가지고 있는 선회 아암(arm)의 클로(claw)와 결합하여 있다.

다음, 도 1을 참조하여 본 발명의 기어 감속장치의 운동학을 상세히 설명한다. 휠/피니언 쌍(1)의 입력 기어 휠이 위치측정될 물체, 예를 들어, 조향 칼럼(8)에 의해 움직이면, 그 입력 기어 휠의 허브의 피니언(12)에 조향 칼럼의 회전이 전달된다.

그 피니언(12)은 두 번째 휠/피니언 쌍(2)에 회전운동을 전달하고, 그 휠/피니언 쌍(2)의 피니언(13)이 세 번째 휠/피니언 쌍(3)을 구동시킨다. 그 휠/피니언 쌍(3)의 피니언(X)은, 센서(20)의 각도 범위(11)를 가로질러 스쳐 지나가는 광학적 각도측정장치를 구비한 선회 레버(5)를 구동시킨다. 본 발명에 따른 기어 감속장치는 각종 측정 유니트 및 구동 유니트에 통합될 수 있는 콤팩트한 유니트로서 설계되어 있다.

본 발명에 의하면, 기어 감속장치가 엄격한 설치제약조건 하에서도, 예를 들어, 자동차의 조향기구 내에서도 기존의 시스템에 일체화하는데 적합하고, 이 장치가 낮은 작업 비용과 적은 수의 부품으로 제작될 수 있다.

Claims (6)

1. 각각의 휠/피니언 쌍이 기어 축과, 그 기어 축에 고정적으로 연결되어 있는 기어 휠 및 피니언 기어를 가지고 있는 다수의 휠/피니언 쌍을 포함하고, 측정 범위 내에서 움직임이 측정될, 회전면에서 이동하는 회전 물체에 결합되도록 되어 있고, 측정 범위를 확대시키도록 상기 회전 물체의 움직임과 관련하여 감소된 출력을 발생하는, 회전 및 선회 운동을 측정하여 전달하기 위한 기어 감속장치로서,

   상이한 상기 휠/피니언 쌍들의 기어 휠들이 동일한 직경으로 되어 있고, 상이한 기어-휠 면들에 위치하며, 적어도 한쌍의 기어-휠 면들이 서로 평행하고 상기 회전 물체의 회전면에 대하여 경사져 있고,

   상기 휠/피니언 쌍들이, 각 휠/피니언 쌍의 피니언 기어가 그 다음의 휠/피니언 쌍의 기어 휠에 맞물려 차례차례로 배열되어 있고, 그 배열 순서에서 첫 번째 휠/피니언 쌍의 기어 휠이, 상기 회전 물체에 적극적으로 맞물려 그 회전 물체에 의해 구동되는 입력 휠이고, 그 배열 순서에서 마지막 휠/피니언 쌍의 기어 휠이 출력 휠이며, 그 마지막 휠/피니언 쌍의 피니언이 선회운동면에서 회전선회운동하도록 된 광학적 각도측정장치에 맞물려 그 측정장치를 구동시키도록 배치된 것을 특징으로 하는 기어 감속장치.
2. 제 1 항에 있어서, 상기 입력 휠의 기어-휠 면이 상기 회전 물체의 회전면에 평행한 것을 특징으로 하는 기어 감속장치.
3. 제 1 항에 있어서, 상기 출력 휠의 기어-휠 면이 상기 광학적 각도측정장치의 선회운동면에 평행한 것을 특징으로 하는 기어 감속장치.
4. 제 1 항에 있어서, 상기 기어-휠 면들 모두가 서로 평행하고, 상기 회전 물체의 회전면에 대하여 비스듬한 각도로 경사져 있는 것을 특징으로 하는 기어 감속장치.
5. 제 1 항에 있어서, 상기 입력 휠이 구동 유니트에 운동학적으로 결합되어 있고, 상기 출력 휠이 피동장치에 운동을 전달하는 중심 출력축(X)을 가지고 있는 것을 특징으로 하는 기어 감속장치.
6. 제 5 항에 있어서, 상기 기어 감속장치가 베이스 판(Y), 커버 판(Z), 구동축 및 피동축을 더 포함하고, 그 구동축 및 피동축이 상기 베이스 판 및 커버 판에 설치된 베어링(a∼d) 내에서 회전하고, 상기 기어 감속장치가 플랜지에서 상기 구동 유니트 상에 장착되어, 그 구동 유니트와 단일체의 모듈을 형성하는 것을 특징으로 하는 기어 감속장치.