KR101060142B1 - 기어/구동 유닛 - Google Patents

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한스-위르겐 오버레
빌리 슈미트
안드레아스 리니히
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로베르트 보쉬 게엠베하
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Abstract

본 발명은 특히 시트 조절 장치 또는 파워 스티어링 장치용 기어/구동 유닛(10)에 관한 것으로, 스핀들(40), 구동 유닛(20) 및 적어도 하나의 장치(30)를 포함하고, 상기 스핀들에 상기 스핀들(40)을 구동시키는 구동휠(42)이 제공되고, 상기 구동 유닛(20)은 출력 부재(500)를 이용하여 상기 구동휠(42)을 구동시키고, 상기 장치(30)에 구동 유닛(10)이 적어도 플랜지 연결되고, 상기 장치(30)는 적어도 출력 부재(500) 및 구동휠(42)을 작동적으로 결합한다. 본 발명에 따라, 적어도 하나의 추가 지지부(100, 100')가 제공되고, 구동휠(42)이 지지되고, 상기 지지부는 베이스 부분(50)에 고정되어 장치(30)를 지지한다.
기어/구동 유닛, 스핀들, 구동 유닛, 구동휠, 지지부

Description

기어/구동 유닛{Gear/Drive unit}
본 발명은 독립 청구항의 전제부에 따른, 특히 차량 내의 시트 조절 장치 또는 파워 스티어링 장치를 위한 기어/구동 유닛에 관한 것이다.
EP 0 759 374 또는 DE 43 31 822에는 차량 내의 시트 조절 장치가 공지되어 있으며, 상기 장치는 베이스 부분에 고정되고, 스핀들을 구동하는 구동휠이 제공된 스핀들, 출력 부재에 의해 상기 구동휠을 구동하는 구동 유닛, 및 상기 구동 유닛이 적어도 플랜지 연결되고, 적어도 출력 부재 및 구동휠을 작동적으로 결합하는 적어도 하나의 장치를 포함한다.
스핀들 구동기를 갖는 시트 조절 모터의 경우에 일반적으로 모터에 연결된 기어 하우징 내로 스핀들이 삽입된다. 삽입된 스핀들은 흔히 결합 부품으로서 구현되고 가장 간단한 경우에 스핀들, 사출된 웜 휠 및 축방향 포인트 스타트(Punktanlauf)로 이루어지고, 상기 스핀들은 예컨대 볼로서 구현된다. 스핀들 너트, 스토퍼 슬리브 등과 같은 스핀들 상의 다른 부품들도 고려할 수 있다. 스핀들은 가능한 유격 없이 기어 하우징 내에 장착되어야 하므로, 스핀들에서의 작동력은 바람직하게 기어 하우징 내의 스핀들의 축방향 행정을 일으키지 않는다. 제로 백래시(zero backlash)는 일반적으로 기어 하우징의 측정 및 적절한 시동 디스크의 삽입을 통해 달성된다. 제로 백래시는 예컨대 스프링 소자의 추가 삽입에 의해 지지될 수 있다. 웜 휠에서의 마찰비를 최적화하기 위해, 포인트 스타트 맞은편에 축방향 베어링 디스크가 장착될 수 있다.
스핀들 모터는 발생한 작동력과 더불어 발생한 충돌력(인장력 및 압축력)이 지지 되어야 하고, 적용예에 따라 기어 하우징은 플라스틱 또는 금속으로 구현된다. 앞으로의 요구 조건은 추세에 따라 충돌에 대한 요구 조건이 더 커질 것이다. 이에 필요한 금속 하우징은 일반적으로 공차를 유지하기 위해 비용이 많이 드는 후 작업 단계를 필요로 한다. 이 경우, 스핀들 축선에 대해 수직으로 형성된, 스핀들의 삽입을 위한 측면 개구는 기본적으로 기어 하우징의 강성에 부정적인 영향을 미친다. 즉, 기어 하우징은 인장 하중시 휘어지는 경향이 있다. 스핀들을 기어 하우징 내에 조립한 후에 하우징은 기어 커버에 의해, 예컨대 나사 조임에 의해 폐쇄된다. 고객측 연결 보어의 위치는 고객의 희망에 따라 스핀들 축선을 중심으로 상이한 위치에 위치 설정될 수 있다. 이는, 흔히 용도에 따라 새로운 기어 하우징을 필요로 한다.
본 발명의 목적은, 상기 요구 조건에 부합되는 스핀들 모터를 위한 간단한 구성을 제공하는 것이다. 상기 목적은 청구범위 제 1 항의 특징에 의해 달성된다.
청구범위 제 1 항의 특징을 포함하는, 본 발명에 따른 기어/구동 유닛은, 필수 부품들이 감소되고 간단해짐으로써 비용이 감소되는 장점을 갖는다. 또한, 조립이 간단해진다. 즉, 부품들의 규격화가 필요 없다. 또한, 고객측 나사 보어의 위치에 있어서 유연성이 커진다. 또한, 충돌에 대한 엄격한 요구 조건이 충족된다.
이를 위해, 베이스 부분에 고정된, 시트 조절 장치 또는 파워 스티어링 장치를 위한 기어/구동 유닛으로서, 스핀들을 구동하는 구동휠이 제공된 스핀들, 출력 부재에 의해 구동휠을 구동시키는 구동 유닛, 및 구동 유닛이 적어도 플랜지 연결되고 적어도 출력 부재 및 구동휠을 작동적으로 결합하는 적어도 하나의 장치를 포함하는 기어/구동 유닛에 있어서, 추가 지지부가 제공되고, 상기 지지부에 구동휠이 지지되고, 상기 지지부는 베이스 부분에 고정되어 상기 장치를 지지하는 기어/구동 유닛이 제공된다.
지지부는 적어도 관의 형태를 갖고, 지지부에 고정되어 구동휠을 하나의 측면에서 축방향 및 방사방향으로 지지하는 적어도 하나의 제 1 베어링 커버가 제공되면, 높은 충돌력을 흡수할 수 있는 콤팩트한 간단한 구조가 얻어진다.
지지부에 고정되고 기어휠을 반대편 측면에서 축방향 및 방사방향으로 지지하는 제 2 베어링 커버가 제공되거나 또는 지지부가 포트 형태를 갖고 구동휠을 반대편 측면에서 축방향 및 방사방향으로 지지함으로써 상기 베어링이 완전해진다.
바람직하게 지지부는 적어도 하나의 방사방향 홈을 갖고, 상기 홈을 통해 구동 유닛의 출력 부재 및 구동휠이 서로 연결된다. 이로써, 지지부의 가능한 폐쇄된 구조가 얻어짐으로써 높은 충돌력이 흡수될 수 있다.
조립을 위한 특히 간단한 방법은, 스핀들, 구동휠 및 지지부가 제 1 주요 부품 어셈블리를 형성하고, 출력 부재, 구동 유닛 및 장치는 제 2 주요 부품 어셈블리를 형성하고, 제 1 및 제 2 주요 부품 어셈블리들은 먼저 각각 별도로 조립된 후 함께 조립됨으로써 달성된다. 이 경우, 조립시 구동휠의 축방향 유격은 구동휠, 지지부 및 적어도 하나의 베어링 커버가 함께 이동됨으로써 최소화된다.
다른 장점들 및 바람직한 실시예는 종속 청구항 및 상세한 설명에 제시된다.
실시예는 도면에 도시되고 하기에서 상세히 설명된다.
도 1은 기어/구동 유닛의 측면도.
도 2는 도 1의 절단선 I-I을 따른 기어/구동 유닛의 단면도.
도 3은 도 1의 절단선 II-II를 따른 기어/구동 유닛의 단면도.
도 4는 도 3의 평면도.
도 5는 도 3의 변형예.
도 1 및 도 2에 도시된 스핀들 구동기(1)는 상이한 기능을 갖는 2개의 주요 부품 어셈블리(2, 3)로 이루어진다. 제 1 주요 부품 어셈블리(2)는 웜(500)을 포함하는, 예컨대 전기 모터인 구동 유닛(20), 기어 하우징(30) 및 기어 커버(32)를 포함한다. 상기 어셈블리(2)는 제 1 주요 부품 어셈블리(3)의 수용 및 구동에 이용된다.
제 2 주요 부품 어셈블리(3)는 스핀들 모듈이다. 상기 모듈은 인터페이스를 형성하고, 웜 휠을 지지하고, 작동력과 충돌력을 지지한다. 수동적 기능, 즉 충돌력의 지지는 제 1 주요 부품 어셈블리(2)와 관계없이 충족된다. 제 2 주요 부품 어셈블리(3)는 관형 지지부(100)를 포함하고, 관의 프로파일은 상이하게, 예컨대 둥글게, 편평하게, 직각 등으로 형성될 수 있다. 지지부(100)는 다양한 제조 방법으로 예컨대 롤링, 드로잉가공, 주조 등으로 제조될 수 있다.
도 3 내지 도 5에 따라, 지지부(100)에 다양한 기능의 영역들(110, 120, 130)이 제공되고, 이 경우에는 홈이다. 상기 영역들이 제공됨으로써 바람직하게 지지부(100)의 제조 공정이 실행된다. 기능들은 하기와 같다.
홈으로 형성된 영역(110)은 고객측 인터페이스(둥글게 형성된)를 형성하고, 상기 인터페이스는 임의의 윤곽으로 및 원주의 위치에 구현될 수 있다. 고객측 인터페이스에 대한 유연성은, 복잡하게 구성된 기어 하우징에서의 변경이 실행될 필요 없이 높아진다.
홈으로 형성된 영역(120)은 기어 하우징 내에 추후 조립시 스핀들 모듈의 위치 설정에 이용되고, 홈(110)에서와 마찬가지로 이 경우에도 윤곽 및 위치가 자유롭게 선택될 수 있다.
그러나 기본적으로 영역(110, 120)들은 홈이 아니라 예컨대 돌출부, 브래킷 등으로도 형성될 수 있다.
영역(130)은 개구로 구현된다. 그 윤곽은, 스핀들 모듈, 즉 예컨대 제 2 부품 어셈블리(3)의 부분이 아닌 웜(500)이 스핀들 부품 어셈블리(40)의 웜 휠(42) 내로 결합하는 것이 보장되도록 선택된다. 상기 개구에 의해 2개의 주요 부품 어셈블리(2, 3)의 인터페이스가 형성된다.
도 3은 제 2 주요 부품 어셈블리(3)의 다른 부품들을 도시한다. 관형 지지부(100) 내에는 베어링 커버(200)가 배치되고, 상기 베어링 커버는 실제 스핀들(41), 웜 휠(42) 및 포인트 스타트를 형성하는 볼(43)로 이루어진 스핀들 부품 어셈블리(40)의 결합부를 위치(210)에서는 방사방향으로 그리고 위치(220)에서는 축방향으로 지지한다. 스핀들 부품 어셈블리(40)의 방사방향 베어링(210)은 베어링 커버(200) 내에 실린더형으로 구현된 영역에 의해 이루어진다. 축방향 베어링(220)은 포인트 스타트에 의해 구현되고, 재료 및 작동력에 의존하여 축방향 베어링(220)은 베어링 커버(200) 내에서 직접 또는 추가의 시동 디스크(230)를 통해 선택적으로 이루어질 수 있다. 스핀들 부품 어셈블리(40)의 점 형태의 축방향 베어링은 볼(430)에 의해 이루어질 필요가 없다. 예컨대 실제 스핀들(41)에 직접 코운(cone)이 제공될 수 있다. 베어링 커버는 금속, 플리스틱, 또는 결합부로서 구현될 수 있다.
베어링 커버(300)는 베어링 커버(200)의 반대측에 있는 스핀들의 위치(310)에서 방사방향 베어링을 및 위치(320 및/또는 330)에서 축방향 베어링을 담당한다. 베어링 커버(300) 내의 방사방향 베어링(310)은 베어링 커버(200) 내의 방사방향 베어링에 상응한다. 그러나, 축방향 베어링(220 및/또는 230)은 포인트 스타트로서 구현되는 것이 아니라, 편평한 스타트를 형성한다. 적용예에 따라서, 선택적으로 스타트면(320 또는 330)이 베어링을 위해 사용될 수 있다. 바람직하게 축방향 베어링은 스타트면(330)에 의해 이루어지는데, 그 이유는 이 경우 마찰 반경이 작아지고, 이로써 마찰 손실이 감소되기 때문이다. 적절한 재료 선택 및 표면 상태에 의해 경우에 따라서 시동 디스크가 생략될 수 있다.
바람직하게 스핀들 부품 어셈블리(40)의 조립 전에 베어링 커버(200 또는 300) 중 하나가 지지부(100)에, 예컨대 롤링 또는 다른 연결 공정에 의해 사전 조립되고, 연결부는 적어도 발생한 작동력을 지지할 수 있도록 선택된다. 베어링 커버(300)에 관련하여 연결부는, 작동력과 더불어 발생한 충돌력도 지지될 수 있도록 선택된다. 베어링 커버(200)에서 적어도 작동력이 지지되어야 하는데, 그 이유는 충돌시 베어링 커버(300)가 릴리스 되는 경우 스핀들 부품 어셈블리(40)는 고객측 보어(110)를 통해 돌출한 고정 핀(50)에 지지할 수 있기 때문인데, 즉 스핀들 부품 어셈블리(40) 및 베어링 커버(200)가 고정 핀에 제공되기 때문이다.
스핀들 부품 어셈블리(40)와 고정 핀(50) 사이의 갭(600)의 구조적 설계는 충돌시 스핀들 부품 어셈블리(40)의 최대 행정을 결정하고 일반적으로 가능한 작아야 한다.
스핀들 부품 어셈블리(40)의 사용 외에도, 제 2 베어링 커버(300)는 바람직하게, 스핀들 부품 어셈블리(40)에 대한 규정된 힘에 의해 가압되도록 장착된다. 그리고 나서 베어링 커버(300)와 지지부(100) 사이의 연결부가 형성된다. 상기 연결 기술은 바람직하게, 규정된 축방향 예비 응력 외에 다른 축방향 힘이 스핀들 부품 어셈블리(40)에 작용하지 않고 작동 또는 충돌력이 흡수될 수 있도록 선택된다. 이로써 추가 부품 또는 측정 없이도 유격 없는 규정된 상태가 제공된다.
도 5는 도 3과 달리, 제 2 주요 부품 어셈블리(3)의 개선예를 도시한다. 이 경우 순수한 관 프로파일 대신, 예컨대 디프드로잉 가공에 의해 제조된, 이동된 관형 또는 포트 형태의 지지부(100')가 사용된다. 다시 말해서, 도 3에 따른 베어링 커버(300)는 지지부(100')에 직접 형성된다. 도 3에 따른 실시예와 달리, 이 경우 부품이 절감되고 작동력 외에도 충돌력을 지지하는, 부품들 사이의 연결부가 제조될 필요가 없다. 충돌 요구 조건과 관련해서는 도 5에 따른 디자인의 경우에는 상이한 강성(예컨대, 인장 강도)을 갖는 재료의 사용에 의해 또는 간단한 구조 변경(예컨대, 벽 두께)에 의해 충돌 강도에 대해 큰 변형이 달성될 수 있다. 다른 기능들은 기술된 바와 같다. 제 2 주요 부품 어셈블리(3)의 조립을 위해 스핀들 부품 어셈블리(40)가 지지부(100') 내로 삽입된 후, 베어링 커버(200)는 상기와 같이 규정된 예비 응력 하에서 지지부(100') 내에 고정된다.
완전한 조립을 위해 도 1에 따라 스핀들 모듈, 즉 제 2 주요 부품 어셈블리(3)는 모터(20)에 연결된 기어 하우징(30) 내로 삽입된다. 제 1 주요 부품 어셈블리(2) 또는 웜(500)을 갖는 모터 부분(20)에 대해 제 2 주요 부품 어셈블리(3)의 위치 설정은 예컨대 기어 하우징 내의 핀(31)에 의해 그리고 지지부 내의 보어(12)에 의해 이루어진다. 웜(500)은 스핀들 모듈의 구동휠 또는 웜 휠(42) 내로 결합한다. 위치 설정은 보어에 의해 필수적으로 구현되는 것이 아니라 예컨대 스탬핑과 같은 다른 조치에 의해서도 보장될 수 있다. 제 2 주요 부품 어셈블리(3)(스핀들 모듈)의 영구적인 고정은 기어 커버(32)의 조립 및 고정에 의해 이루어진다. 이 경우에도 예시적으로만 나사 결합부(5)에 의한 기어 커버(32)의 고정이 보장되고, 대안으로서 클립핑, 스탬핑, 용접 등과 같은 고정 가능성도 고려될 수 있다.
기어 하우징(30)은 도시된 바와 같이 지지부(100)를 둘러싸는 하우징으로 형성되어야 할 필요는 없다. 적어도 웜(500) 및 웜 휠(42)을 서로 결합하는 베어링 블록(block) 또는 플랜지의 기능을 하는 것으로 충분한다. 이를 위해, 전기 모터(20) 및 지지부(100)는 베어링 블록 또는 플랜지 또는 그 밖의 장치에 플랜지 연 결될 수 있어야 한다.
도시된 실시예에서, 베어링 커버(200)가 삽입되고 롤링, 코킹, 용접 또는 다른 방식으로 고정된다. 그러나, 베어링 커버(200)가 그 외주(240)에 외부 나사산을 갖고, 상기 나사산은 지지부(200)의 대응하는 내부 나사산 내로 나사 결합되는 것도 가능하다. 이는, 파선으로 도시되어 있다. 이로써, 스핀들 부품 어셈블리(40)의 축방향 유격이 유격 없이 설정될 수 있다. 또한, 이로써 축방향 힘이 흡수된다. 외주(240)에서 나사에 대한 회전 방지만이 제공되면 된다. 이는, 예컨대 코킹 또는 그 밖의 방법을 통해 이루어진다. 이로써 베어링이 개선되고 공차가 감소된다. 또한, 웜 휠 내의 플라스틱 베어링 위치를 생략할 수 있고 스핀들 부품 어셈블리(40)는 직접 플라스틱에 지지될 수 있다. 또한, 관 커버의 강도가 증가하는데, 그 이유는 힘 흡수가 나사에 의해 이루어지고 더 이상 코킹에 의해 이루어지지 않기 때문이다. 최종적으로는 조립이 간단해진다.
도입된 구동-및 충돌력은 적절하게 설계된 나사에 의해 축방향으로 흡수된다. 따라서, 강도는 더 이상 공정에 의존하지 않는다. 가능한 코킹은 최종적으로 부품의 회전 방지에만 이용된다. 따라서, 충돌시 모터(20)가 파괴되지 않는 것이 보장된다. 즉, 고객측 인터페이스, 즉 고정 핀(50)의 지원이 더 이상 필요 없다.
이러한 구성은 회전 스핀들을 포함하는 스핀들 모터(상대 회전 불가능하게 기어 치형부가 제공된 축방향으로 고정되어 회전하는 스핀들) 모터 또는 잠수 스핀들 모터(내부 나사산을 가진 웜 휠에 의해 구동되고 웜 휠을 통해 양측으로 잠기는 축방향으로 이동 가능한 스핀들)에 적용될 수 있다. 플라스틱 부품으로 구현된 베어리 커버(200)는 팩홀 보어(회전 스핀들 구성에서) 및 관통 보어(잠수 스핀들 구성에서)에 의해 구현될 수 있다. 2가지 경우에 보어의 측벽은 모터 구현에 따라, 나사 스핀들 또는 웜 휠의 방사방향 베어링에 이용된다. 팩홀 보어의 경우 경화된 시동 플레이트(230)이 제공될 수 있고, 상기 플레이트에 의해 축방향 베어링이 구현될 수 있다. 관통 보어를 가진 실시예에서, 칼라는 축방향 베어링으로서 이용된다.
베어링 커버(200)는 돌출한 플랜지를 갖는 도시된 포트 형태 이외에도 일정한 외경을 가질 수 있다.
도 5의 파선으로 도시된 바와 같이, 상기 모듈 구조는 잠수 스핀들을 포함하는 모터 구성에도 적용될 수 있다. 이 경우, 축방향 베어링은 양측이 면으로서 구현된다.
도시된 웜 기어 대신 정면 치형부를 가진 기어도 사용될 수 있다.

Claims (9)

  1. 베이스부(50)에 고정된 시트 조절 장치 또는 파워 스티어링 장치를 위한 기어/구동 유닛(1)으로서, 스핀들(40)을 구동하는 구동휠(42)이 제공된 스핀들(40), 출력 부재(500)에 의해 상기 구동휠(42)을 구동하는 구동 유닛(20), 및 상기 구동 유닛(20)이 적어도 플랜지 연결되고 적어도 출력 부재(500)와 구동휠(42)을 작동적으로 결합하는 적어도 하나의 결합 장치를 포함하는 기어/구동 유닛에 있어서,
    적어도 하나의 추가 지지부(100, 100')가 제공되고, 상기 지지부 내에 구동휠(42)이 지지되고, 상기 지지부는 상기 베이스부(50)에 고정되어 상기 결합 장치를 지지하는 것을 특징으로 하는 기어/구동 유닛.
  2. 제 1 항에 있어서, 상기 지지부(100, 100')는 적어도 관 형태를 갖고, 적어도 하나의 제 1 베어링 커버(200)가 제공되고, 상기 적어도 하나의 제 1 베어링 커버(200)는 상기 지지부(100, 100')에 고정되고 상기 구동휠(42)을 하나의 측면에서 축방향 및 방사방향으로 지지하는 것을 특징으로 하는 기어/구동 유닛.
  3. 제 2 항에 있어서, 상기 적어도 하나의 제 1 베어링 커버(200)는 외주에 외부 나사산을 갖고, 상기 나사산에 의해 상기 적어도 하나의 제 1 베어링 커버(200)는 상기 지지부(100, 100')의 대응하는 내부 나사산 내로 나사 결합되는 것을 특징으로 하는 기어/구동 유닛.
  4. 제 2 항 또는 제 3 항에 있어서, 제 2 베어링 커버(300)가 제공되고, 상기 제 2 베어링 커버(300)는 상기 지지부(100)에 고정되고 상기 구동휠(42)을 다른 측면에서 축방향 및 방사방향으로 지지하는 것을 특징으로 하는 기어/구동 유닛.
  5. 제 2 항 또는 제 3 항에 있어서, 상기 지지부(100')는 포트 형태를 갖고 상기 구동휠(42)을 다른 측면에서 축방향 및 방사방향으로 지지하는 것을 특징으로 하는 기어/구동 유닛.
  6. 제 1 항 내지 제 3 항 중 어느 한 항에 있어서, 상기 지지부(100, 100')는 적어도 하나의 방사방향 홈(130)을 갖고, 상기 홈을 통해 상기 구동 유닛(20)의 상기 출력 부재(500) 및 상기 구동휠(42)이 서로 연결되는 것을 특징으로 하는 기어/구동 유닛.
  7. 제 1 항 내지 제 3 항 중 어느 한 항에 있어서, 상기 결합 장치는 기어 하우징(30) 또는 플랜지 또는 베어링 블록인 것을 특징으로 하는 기어/구동 유닛.
  8. 제 1 항 내지 제 3 항 중 어느 한 항에 따른 기어/구동 유닛의 조립 방법에 있어서, 스핀들(40), 구동휠(42) 및 지지부(100, 100')는 제 1 주요 부품 어셈블리(2)를 형성하고, 출력 부재(500), 구동 유닛(20) 및 결합 장치는 제 2 주요 부품 어셈블리(3)를 형성하고, 상기 제 1 및 제 2 부품 어셈블리(2, 3)는 먼저 각각 별도로 조립된 후 함께 조립되는 것을 특징으로 하는 조립 방법.
  9. 제 8 항에 있어서, 조립시 상기 구동휠(42)의 축방향 유격은 상기 구동휠(42) 및 상기 지지부(100, 100')가 함께 이동함으로써 그리고 적어도 하나의 베어링 커버(200)가 함께 이동함으로써 또는 나사 결합함으로써 최소화되는 것을 특징으로 하는 조립 방법.
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