KR100393694B1 - 전기구동모터와그구동모터에부속된웜기어를갖는구동유닛 - Google Patents

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Abstract

본 발명은 전기 구동 모터(12)와 그 구동 모터(12)에 부속된 웜 기어(14)를 갖는 예를 들어 자동차의 와이퍼 장치의 운전에 쓰이는 구동 유닛(10)에 관한 것이다. 구동 유닛(10)은 구동축(16)을 갖는다. 구동축(16)은 구동 모터(12)의 로터축(18)과, 기어의 웜축(20)을 갖는다. 구동 모터(12)와 웜 기어(14)를 수용하는 하우징(22)은 탄성수단(26)을 갖는다. 탄성 수단(26)은 구동축(16)의 축방향 유극을 제거하기 위해 초기응력이 가해져서 웜 축(20)의 자유단을 향해서 가압된다. 탄성 수단(26)이 웜축(20)의 회전축에 대해 가로방향에 배치된 판 스프링 형상의 스프링 부재(26)에 의해 형성되면 특히 간단하고 또한 염가로 자동 방식으로 구동축의 종방향 유극을 제거할 수 있다. 스프링 부재(26)의 서로 반대측에 위치하는 단부 가장자리가 하우징 견부(48, 50)에 고정되고, 스프링 부재(26)의 단부 가장자리 사이에 위치하는 중간 부분이 웜축의 단면에 결합된다.

Description

전기 구동 모터와 그 구동 모터에 부속된 웜 기어를 갖는 구동 유닛
자동차에 설치된 보조 장치를 작동시키기 위해서 일반적인 타입의 구동 유닛이 사용된다. 예를 들어, 자동차의 와이퍼 장치에 사용되는 경우에는 로터축과 웜축에 의해서 형성된 구동축은 운전중에 0(와이퍼 블레이드가 반전위치에 있는 경우) 내지 최대값(와이퍼 블레이드가 반전 위치를 떠나 가속되는 경우 또는 반전 위치에 접근하면서 감속되는 경우)의 번갈아 변하는 축방향 부하를 받는다. 웜 기어에 의해서 구동축에 도입되는 이러한 축방향 부하는 구동축이 모터를 향한 축방향 정지부(axial stop)와 기어를 향한 축 방향 정지부 사이에 종방향 유극(longitudinal play)을 가지면 구동 유닛에 바람직하지 않은 노킹 소음(knocking noise)을 초래한다.
이러한 구동축의 종방향 유극을 장기간동안 배제하기 위해, 상업적으로 입수가능한 구동 유닛에서는 구동축의 회전축으로부터 연장하여 유닛 하우징을 관통하는 나사형성된 구멍(threaded bore)이 웜 축을 향하는 측면에 배치되고, 상기 나사형성된 구멍에는 나사형성된 핀이 회전 결합되어 있다. 나사형성된 핀은 구동축을향해서 개구된 중앙의 막힌 구멍(central blind bore)을 가지며, 막힌 구멍 내에는 압축 코일 스프링이 배치되며, 압축 코일 스프링은 버섯형상의 정지부(mushroom-shaped stop)로 가압하여 축 단부 상에 배치된 상기 버섯형상의 정지부에 초기응력(prestress)을 가한다. 스프링 수단에 속한 압축 코일 스프링에 가하는 초기응력은 구동축에 작용하는 축방향 부하의 최대값보다 커야 하며, 이 축방향 부하는 기존의 웜 피치 방향으로 인해 항상, 구동축의 웜축 부분의 자유단으로 향해져 있다. 이러한 공지된 타입의 구동축의 종방향 유극 제거는 유닛 하우징 내의 나사형성된 구멍의 배치 때문에 비용이 높다. 상기 공지의 해결책은 1회 이상의 수작업, 따라서 고비용의 조립 단계를 필요로 한다.
본 발명은 전기 구동 모터와 그 구동 모터에 부속된 웜 기어를 갖는, 예를 들어 자동차의 와이퍼 장치의 구동에 사용되는 구동 유닛에 관한 것이다.
도 1은 하우징이 구동축의 양단부의 영역에서 하우징이 절단되어 도시된 본 발명에 의한 구동 유닛의 입면도.
도 2는 도 1에 II로 도시한 부분의 확대도.
도 3은 도 2의 III-III선을 따라 취한 단면도.
도 4는 스프링 부재의 확대 입면도.
도 5는 도 4에 도시한 스프링 부재의 평면도.
도 6은 도 5의 VI-VI선을 따른 스프링 부재의 단면도.
독립 청구항의 특징부를 갖는 본 발명에 따른 구동 유닛의 경우에는, 나사형성된 구멍을 생략할 수 있다. 버섯형상의 정지부나 나사형성된 핀도 필요가 없다. 왜냐하면 이들의 기능을 판 스프링 형태의 스프링 부재가 대신하기 때문이다. 또한, 스프링 부재의 하우징에의 고정이 로봇에 의해 수행되도록 설계될 수 있으므로, 구동 유닛에 대한 제조 비용이 보다 감소될 수 있다.
본 발명의 다른 특징에서 스프링 부재의 단부 가장자리(end edge)들이 서로 반대측에 위치하는 하우징 견부(housing shoulder)에 고정되고 또한 하우징 견부 간의 간격이 스프링 부재의 양 단부 가장자리 간의 간격보다 작으면, 스프링 부재가 조립시에 기어 측에서 구동축의 단면을 향해서 하우징 견부 간에 삽입되면 반드시 긴장된다.
하우징 견부가 하우징의 내벽에 배치되고 스프링 부재에 대해서 웜축으로부터 이격된 측면에 배치되고 하우징 벽 중의 적어도 하나가 단벽(setback)을 구비하여 이 영역에서 하우징 내벽 간의 간격이 스프링 부재의 양 단부 가장자리 간의 간격보다 크면 로봇에 적합한 특히 간단한 조립이 이루어진다.
적합하게는, 평면도에서 스프링 부재는 실질적으로 직사각형의 형상을 가지며, 그 단부 가장자리들은 직사각형의 짧은 측면에 형성되며, 직사각형의 상기 단부 가장자리들을 갖는 두 단부 부분은 중간 부분의 평면으로부터 외측으로 같은 쪽으로 30° 이상의 각도만큼 만곡된다. 스프링 부재의 이러한 실시예는 스프링 부재를 유닛 하우징에 설치하기 보다 쉽게 한다.
스프링 부재의 안정화를 위해, 그 직사각형의 두 긴 측면을 형성하는 주변 영역들이, 단부 가장자리들을 따라 단부 부분들이 이루어졌던 것과 같이 약 90° 만큼 같은 쪽으로 만곡된다.
유익하게는, 상기 두 주변 영역들은 상기 두 단부 부분보다 더 좁다. 나아가, 웜축의 측면 상에 위치하는 단부 가장자리의 절단 에지(cutting edge)가 돌출부를 구비하면, 이러한 절단 에지는 각각의 스프링 부재에 대한 고정 수단이 생략될 수 있도록 하우징 견부들 내로 파고든다.
스프링 부재가 스프링 띠강판(spring band steel)으로 제조되면 안정적이고 신뢰성있게 작동하는 스프링 부재의 특히 간단한 제조가 보증된다.
본 발명의 다른 특징에서, 스프링 부재를 가압하는 웜축의 단면이 구(sphere) 형상으로 실시되면 스프링 부재와 구동축의 사이에서 적어도 거의 점접촉이 행해지므로 마찰이 적은 접촉이 얻어진다.
단부 부분들이 각각 하나의 종방향의 슬릿을 가지면, 하우징 견부의 표면에서의 부정확 및 경사를 보상될 수 있다.
본 발명의 다른 유리한 특징들 및 개선점들은 본 발명의 도면 및 도면에 의거한 설명으로 알 수 있다.
본 발명의 일 실시예가 도면에 도시되어 있으며 이하에 상세하게 설명된다.
도 1에 도시한 구동 유닛(10)은 전기 구동 모터(12)와, 이 구동 모터(12)에 부속된 웜 기어로서 실시된 감속 기어(14)를 포함한다. 구동 유닛(10)의 구동축(16)은 전기 구동 모터(12)의 일부인 로터축(18)과, 웜 기어(14)에 속하는 웜축(20)을 포함한다. 웜축(20)은 로터축(18)의 연장부를 형성한다. 전기 구동 모터(12)와 웜 기어(14)는 하나의 유닛 하우징(22) 내에 수용된다. 유닛 하우징(22)으로부터 돌출하는 종동축(24; driven shaft)에는 상세하게 도시하지 않는 자동차에 속하는 와이퍼 장치가 연결된다. 와이퍼 장치는 예를 들어 진자-형태의 와이퍼 장치로서 형성되어 있다(도 1 참조). 또한, 도 1로 알 수 있듯이 구동축(16)의 모터를 향하는 자유단은 하우징(22)에 속하는 지지판(25)에 축방향으로 지지되어 있다. 구동축(16)의 웜축을 향하는 다른 단부에는 유닛 하우징(22)에 보유된 스프링 수단(26)이 배속되어 있다. 이 스프링 수단(26)은 판 스프링 형상의 스프링 부재로 실시되어 있다. 이 스프링 부재(26)는 유닛 하우징(22)에 설치되어 있고 구동축(16)을 지지판(25)을 향해 밀도록 초기응력이 가해져 있다.
스프링 부재(26)의 구성은 하기에 도 4 내지 도 6을 참조하여 상세히 설명한다. 도 5가 도시하고 있듯이, 스프링 부재(26)는 평면도에서 보아 실질적으로 직사각형의 형상을 갖는다. 스프링 부재(26)의 짧은 쪽의 양단부 가장자리(28, 30)는 서로에 대해 평행하게 연장한다. 또한, 도 4로 알 수 있듯이 단부 가장자리(28, 30)와 함께 양 단부 부분(32, 34)은 스프링 부재(26)의 중앙 부분(36)에 대해 각도 α 만큼 중간 부분(36)의 평면으로부터 같은 쪽으로 외측으로 만곡되고, 슬릿(35; slit)을 갖는다. 또한, 특히, 도 4와 도 6이 도시하듯이 직사각형의 긴 변들을 형성하는 스프링 부재(26)의 두 주변 영역(38, 40)은 단부 부분(32, 34)과 같은 쪽을 향해 약 90° 만큼 만곡되어, 평면도에서 보아 직사각형인 움푹패인 압입부(42)가 얻어진다. 또한, 양 주변 영역(38, 40)은 단부 부분(32, 34)보다 폭이 좁다. 스프링 부재(26)의 제조시에는, 단부 가장자리(28, 30)들의 외측 모서리(44, 46)들이 절단 에지로 형성되기 때문에 주의가 필요하다. 즉, 이들 모서리(44, 46)들은 실질적으로 날카로운 에지이어야 한다. 이들 모서리(44, 46)들이 단부 가장자리(28, 30)들이 절단될 때 생기는 릿지(ridge)를 구비하면 유리하다.
도 1 및 도 2가 도시하듯이, 유닛 하우징(22)은 웜축(20)의 연장 방향에서 보았을 때 서로 평행하게 연장하는 2개의 이격된 하우징 견부(48, 50)를 갖는다; 이 경우 하우징(22)의 내벽들 상에 형성되는 하우징 견부(48, 50)들의 사이의 간격(52)은 스프링 부재(26)의 양 단부 가장자리(28, 30) 또는 두 모서리(44, 46) 사이의 간격(54)보다 작다(도 5 참조). 특히 도 2가 도시하고 있듯이, 견부(48, 50)는 웜축(20)으로부터 멀어지는 방향의 경로에서 단벽(58)을 각각 가져, 단벽 (58)의 영역에서 두 개의 하우징 내벽 사이에 간격(60)이 생긴다. 이 간격(60)은 스프링 부재(26)의 양 단부 가장자리(28, 30)의 사이의 간격(54)보다 크다. 따라서, 스프링 부재(26)가 구동축(16)의 회전축을 가로지르는 도 3의 화살표(64)의 방향으로 장력을 받지 않고 유닛 하우징(22)으로 삽입될 수 있는 챔버(62; chamber)가 생긴다. 이후에, 스프링 부재(26; 도 2에 일점쇄선으로 조립 전의 상태로 도시됨)는 챔버(62)에 안내된 후에 화살표(66, 도 2 참조)의 방향에서 도 2에 실선으로 도시된 작동 위치로 이동된다. 이 과정에서, 스프링 부재(26)의 단부 부분(32, 34)이 화살표(68; 도 4 참조)의 방향에서 탄성적으로 외측으로 변형하여, 단부 부분(32, 34)은 스프링 부재(26)의 작동 위치에서 초기응력이 가해져서 유닛 하우징(22)의 내벽들에 대해 가압되어 하우징(22)의 견부(48, 50)에 대해서도 가압된다. 이 경우, 절단 에지로 형성되거나 또는 리지를 구비한 모서리(44, 46)들이 이 과정 중에 하우징(22)의 견부(48, 50)에 파고들어, 스프링 부재(26)는 화살표(66)의 반대 방향으로는 더 이상 변위되지 않는다. 슬릿(35)에 의해, 단부 부분(32, 34)은 하우징(32)의 견부(48, 50)의 표면에 적용된다. 도 2가 또한 도시하고 있듯이, 스프링 부재(26)의 중간 부분(36)은 그 작동 위치에 있어서 다소 압입되어 있으며, 이는 구동축(16)의 구 형상으로 형성된 단면(70)에 의해서 생겨진다. 따라서, 스프링 부재(26)의 중앙 부분(36)도 유사하게 화살표(66)의 방향으로 초기응력이 가해지고, 다른 쪽의 자유단으로 구동축(16)을 지지판(25)에 대해 가압한다. 이 경우, 초기응력은 한편으로는 구동 모터(12)의 전류 소비량을 현재 이상으로 더 증가시키지 않으면서 다른 한편으로는 구동축(16)의 양단면에서의 소정의 양의 마모(wear)를 계속 보상하는 크기를 갖는다.
따라서, 구동 유닛(10)은 초기응력이 가해진 스프링 수단(26)을 가지며, 이 수단(26)은 바람직하게는 스프링 띠강판으로 이루어진 판-스프링 형상의 스프링 부재 형태로 실현되며, 이는 웜축(20)의 회전축을 가로지는 방향으로 유닛에 삽입된다. 이러한 스프링 부재(26)는 각각 서로 반대측에 위치하는 단부 가장자리(28, 30) 또는 모서리(44, 46)에 의해서 유닛 하우징(22)의 견부(48, 50)에 고정된다. 단부 가장자리(28, 30) 사이에 위치하는 스프링 부재(26)의 중간 부분(36)은 초기응력이 가해지는 방식으로 가장자리들과 마주하는 웜축(20)의 단면(70)과 맞닿고, 구동축(16)의 다른 쪽의 단면이 모터를 향하게 하여 구동축(16)이 구동모터(12)의 지지판(25) 상에 놓여지도록 부하를 가한다. 따라서, 유닛 하우징(22)에 속하는 지지판(25)은 모터를 향하는 로터축(18) 또는 종동축(24)의 다른 단부를 위한 축방향 정지부를 형성한다. 그 결과, 구동축(16)에 대한 종방향 유극이 간단하고 효과적으로 제거되며, 이는 두 축방향 지지부에 대한 소정의 양의 마모를 보상해줄 수도 있다.

Claims (10)

  1. 전기 구동 모터(12)와 그 구동 모터(12)에 부속된 웜 기어(14)를 포함하며, 상기 웜 기어(14)의 웜축(20)이 구동 모터(12)의 로터축(18)의 연장부이며, 구동 모터(12)와 웜 기어(14)가 하우징(22)에 의해 둘러싸여 있으며, 그 하우징(22)은 웜축(20)의 자유단면에 대해 탄성적으로 가압하고 초기응력을 받으며 다른 쪽의 자유 축단부를 하우징 정지부에 가압하는 탄성 수단(26)을 구비하는, 구동 유닛(10)에 있어서,
    상기 탄성 수단(26)이 웜축(20)의 회전축을 가로지르는 방향으로 향해진 판-스프링 형상의 스프링 부재(26)로 형성되고, 그 스프링 부재(26)의 서로 반대측에 위치하는 단부 가장자리(28, 30; 44, 46)에 의해 하우징(22)의 견부(48, 50)에 고정되며, 스프링 부재(26)의 단부 가장자리(28, 30; 44, 46) 사이에 위치하는 중간 부분(36)이 웜축(20)의 단면(70)에 초기응력에 의해 맞닿는 것을 특징으로 하는 구동유닛(10).
  2. 제 1 항에 있어서, 상기 스프링 부재(26)의 단부 가장자리(28, 30; 44, 45)가 서로 반대측에 위치하는 하우징 견부(48, 50)에 고정되어 있으며 하우징 견부(48, 50) 사이의 간격(52)이 이완된 상태의 스프링 부재(26)의 양 단부 가장자리(28, 30; 44, 46)의 사이의 간격(54)보다 작은 것을 특징으로 하는 구동 유닛.
  3. 제 2 항에 있어서, 하우징 견부(48, 50)가 하우징(22)의 내벽에 배치되며, 스프링 부재(26)와 관련해서 웜축(20)과는 반대측에서 적어도 한쪽의 하우징 벽(48; 50)에 단벽(58; setback)이 설치되며, 이 부분에서 하우징 내벽 사이의 간격(60)이 스프링 부재(26)의 양 단부 가장자리(28, 30; 44, 46) 사이의 간격(54)보다 큰 것을 특징으로 하는 구동 유닛.
  4. 제 1 항 내지 제 3 항 중 어느 한 항에 있어서, 스프링 부재(26)가 평면도에서 직사각형의 형상을 갖고, 스프링 부재(26)의 직사각형의 짧은 변상의 단부 가장자리(28, 30)가 스프링 부재(26)의 단부 부분(32, 34) 상에 형성되며, 상기 단부 부분(32, 34)이 중간 부분(36)의 평면으로부터 적어도 30°의 각도(α)만큼 같은 쪽으로 만곡되는 것을 특징으로 하는 구동 유닛.
  5. 제 4 항에 있어서, 직사각형의 두 긴 변측을 형성하는 주변 영역(38, 40)은 단부 가장자리(28, 30; 44, 46)를 갖는 단부 부분(32, 34)과 같은 쪽으로 약 90° 만큼 만곡되는 것을 특징으로 하는 구동 유닛.
  6. 제 5 항에 있어서, 상기 두 주변 영역(38, 40)이 상기 두 단부 부분(32, 34)보다 폭이 좁은 것을 특징으로 하는 구동 유닛.
  7. 제 1 항에 있어서, 웜축(20)의 측면에 위치하는 단부 가장자리(28, 30)의 모서리(44, 46)들이 날카로운 에지(edge)를 갖는 것을 특징으로 하는 구동 유닛.
  8. 제 1 항에 있어서, 스프링 부재(26)가 스프링 띠강판(spring band steel)으로 제조되는 것을 특징으로 하는 구동 유닛.
  9. 제 1 항에 있어서, 스프링 부재(26)에 맞닿는 웜축(20)의 자유단면(70)이 구(sphere) 형상으로 형성되는 것을 특징으로 하는 구동 유닛.
  10. 제 4 항에 있어서, 단부 부분(32, 34)이 각각 1개의 종방향의 슬릿(35; slit)을 갖는 것을 특징으로 하는 구동 유닛.
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