KR101209165B1

KR101209165B1 - 자동 운송수단의 스티어링 칼럼의 조절을 위한 전기 클램핑 장치

Info

Publication number: KR101209165B1
Application number: KR1020107000702A
Authority: KR
Inventors: 니꼴라 베르테; 뱅상 에이머리
Original assignee: 제드에프 시스템므 드 디렉씨옹 나캄, 에스.아.에스.
Priority date: 2007-06-12
Filing date: 2008-03-26
Publication date: 2012-12-06
Also published as: BRPI0811328A8; DE602008004515D1; FR2917362B1; BRPI0811328B1; JP2010528935A; US8316737B2; ATE495079T1; EP2155531A1; KR20100020034A; US20100170364A1; EP2155531B1; JP4918160B2; WO2008152253A1; CN101765533A; BRPI0811328A2; FR2917362A1; CN101765533B

Abstract

조절 가능한 스티어링 칼럼은 가동 지지 부재내에 배치된 경통 내에 장착되고 전기 클램핑 시스템에 의해 고정 지지 부재 상에 고정된 스티어링 샤프트를 포함한다. 클램핑 시스템은 전기 액츄에이터를 지지하는 케이싱 내에 장착되며 고정 지지 부재를 관통하는 트랜스미션 메카니즘, 고정 어셈블리 및 클램핑 로드를 포함한다. 고정 어셈블리는 클램핑 로드에 대해 회전가능하게 고정된 고정 캠, 그리고 회전가능한 가동 캠을 포함하며, 캠들은 볼들(balls)을 위한 롤링 경로를 갖는다. 고정 캠에 비례하여 가동 캠의 회전 방향에 따른 클램핑과 언클램핑을 개시하기 위해, 각각의 롤링 경로는 볼을 위한 이탈 경사면을 가지는 나선형의 형상이다.

Description

자동 운송수단의 스티어링 칼럼의 조절을 위한 전기 클램핑 장치{ELECTRIC CLAMPING DEVICE FOR AN ADJUSTABLE STEERING COLUMN OF AN AUTOMOTIVE VEHICLE}

본 발명은 자동 운송수단(automotive vehicle)의 스티어링 칼럼(steering column)에 장착된 전기 클램핑 장치(electric clamping device)에 관한 것이다.

본 발명에 따른 장치는 깊이와 높이가 조절가능한 스티어링 칼럼, 또는 깊이 또는 높이가 조절가능하며, 스티어링 샤프트(steering shaft)가 경통(body tube) 내에 장착되는 스티어링 칼럼(steering column)에 적용될 수 있으며, 경통은 필요한 위치로 운반되어 운송 수단의 구조체 위에 고정된다. 따라서, 스티어링 칼럼은 경통내에 회전가능하게 장착된 스티어링 샤프트를 포함하며, 스티어링 샤프트는 운송수단 섀시에 고정된 지지 어셈블리(support assembly) 또는 운송수단 본체의 부재(member)에 연결된다.

대부분의 자동 운송수단의 조절가능한 스티어링 칼럼은 작동 레버(operating lever)를 구비하며, 일 방향 또는 다른 방향으로 작동 레버의 회전은 스티어링 칼럼이 잠금 위치 또는 풀림 위치에 도달하게 한다. 이러한 알려진 장치들은 제어 핸들(control handle)의 존재의 결과로 위험한 부피를 가지고, 제한된 회전 클리어런스(rotation clearance)를 가지고, 상대적으로 약한 클램핑(clamping)과 언클램핑(unclamping) 스트로크를 발생하는 단점이 있다. 더욱이, 이러한 제어 핸들은 일반적으로 충돌시 운전자의 무릎 영역에 위치한다.

본 발명의 목적은 상기한 결점을 가지지 않는 스티어링 칼럼의 경통를 위한 전기 클램핑 장치(electric clamping device)를 제공하는데 있다, 즉, 본 발명의 전기 클램핑 장치는 원하는 클램핑과 언클램핑 스트로크에 도달하게 하는 반면에, 충돌시 운전자에 대한 어떠한 위험도 포함하지 않는 상대적으로 축소된 클리어런스를 갖는다.

본 발명은 깊이 및/또는 높이를 조절할 수 있으며, 경통내 스티어링 축 둘레에 회전가능하게 장착된 스티어링 샤프트를 포함하는 스티어링 칼럼을 위한 전기 클램핑 장치에 관련된 것이다. 상기 스티어링 칼럼은 두 개의 직선재(two upright)와 연결 부재(connecting member), 그리고 가동 지지 부재(movable support member)로 구성된 고정 지지 부재(fixed support member)를 포함하는 지지 어셈블리(support assembly)내에 장착된다. 상기 경통은 가동 지지 부재 내에 배치되며, 스티어링 축(steering axis)을 관통하는 수직 스티어링 평면(vertical steering plane)과 실질적으로 직각을 이룬 클램핑 축(clamping axis)을 따라서 클램핑 시스템(clamping system)에 의해, 잠금 위치로, 고정 지지 부재 상에 고정된다. 상기 클램핑 시스템은 클램핑 로드(clamping rod)를 가지며, 클램핑 로드의 축이 클램핑 축이며 클램핑 로드는 고정 지지 부재의 두 개의 직선재를 관통한다.

상기 전기 클램핑 장치는 클램핑 시스템 내에 위치되고 클램핑 로드 상에 장착되는 고정 어셈블리(immobilizing assembly)를 구비하며, 고정 어셈블리는 클램핑 축에 대해 회전가능하게 고정된 고정 캠(fixed cam), 회전가능한 가동 캠 및 고정 캠과 가동 캠 사이에 배치된 적어도 하나의 롤링 부재(rolling member)를 포함한다.

롤링 부재 또는 각각의 롤링 부재는 고정 캠 상에 배치된 고정 롤링 경로(fixed rolling path), 그리고 가동 캠 상에 배치된 가동 롤링 경로(movable rolling path)를 이동한다. 각각의 롤링 경로는 대응하는 캠에 대해 롤링 부재를 위한 이탈 경사면(escape slope)을 구비하여, 가동 캠이 고정 캠에 대해 회전하는 동안, 스티어링 칼럼의 잠금 위치 또는 풀림 위치에 도달하도록 두 개의 캠은 회전 방향에 따라 서로 떨어지거나 보다 가까워지도록 이동한다.

상기 롤링 경로의 이탈 경사면은 롤링 부재에 대한 마찰 계수와 관련된 값보다 적은 변화 값을 가진다. 각각의 롤링 경로는 클램핑 축에 대해 변하는 반경(radius)을 갖는 곡선으로서, 고정 캠에 대해 가동 캠이 회전하는 동안, 하나 이상의 롤링 경로는 그 자신 또는 다른 롤링 경로와 간섭이 일어나지 않고; 고정 캠에 대한 가동 캠의 축 이동(axial movement)은 가동 캠의 회전의 함수이고, 매 순간, 클램핑 축에 대한 롤링 부재 또는 롤링 부재들의 위치 및 상기 위치에 대한 롤링 경로의 이탈 경사면에 의존한다.

바람직하게는, 고정 어셈블리는 두 개 또는 세 개의 롤링 부재를 포함할 수 있으며, 각각의 롤링 부재는 대응하는 고정 롤링 경로 및 가동 롤링 경로 상에서 이동한다.

롤링 부재 또는 롤링 부재들은 케이지(cage)에 의해 적소에 유지되고 바람직하게는 볼(ball)이다. 더욱이, 댐핑 부재(damping member)는 각각의 고정 롤링 경로 및 가동 롤링 경로의 외주부(peripheral end)에 배치된 하우징 내에 배치된다.

본 발명에 따르면 상기 전기 클램핑 장치는 전기 액츄에이터(electric actuator)를 지지하는 케이싱 내에 장착되고, 트랜스미션 메카니즘(transmission mechanism), 고정 어셈블리 및 고정 지지 부재의 두 개의 직선재를 관통하는 클램핑 로드(clamping rod)를 포함한다. 전기 액츄에이터는 전기 모터이며, 그 축이 클램핑 축에 수직인 평면에 위치하고 수직 스티어링 평면에 평행하다.

트랜스미션 메카니즘은 휠 및 케이싱에 장착된 무단 나사(endless screw)를 포함하고, 무단 나사는 전기 모터에 의해 구동되어, 클램핑 로드 상에 장착되어 가동 캠과 일체로 형성된 휠(wheel)과 맞물려 돌아간다. 무단 나사를 구동하는 전기 모터의 샤프트는 케이싱 내에 배치된 자가-윤활 베어링에 의해 샤프트의 끝단에서 지지된다.

고정 어셈블리는 케이싱 내에 배치되고 클램핑 로드 상에 장착된 가동 캠, 케이지 및 고정 캠을 포함하고, 휠은 가동 캠의 허브(hub)에 장착되고 편평 부 설비(flat portion arrangement)의 배치에 의해 허브와 회전가능하게 일체로 형성된다. 클램핑 로드는 자신의 단부에서 케이싱내에 배치된 자가-윤활 베어링에 의해 지지된다. 니들(needle)을 가지는 받침대는 클램핑 로드의 단부에 제공되고, 상기 니들 받침대는 케이싱의 외면에 얹혀지며, 클램핑 로드 상에 배치된 헤드(head)로 구성된 축 방향 유지 부재(axial holding member)에 의해 적소에 유지된다. 마지막으로, 리턴 스프링(return spring)은 장치가 제약하에 있도록 보장하기 위해 고정 캠과 가동 지지 부재 사이의 클램핑 로드 상에 장착된다.

따라서, 클램핑 시스템은 니들 받침대, 고정 어셈블리, 리턴 스프링 및 축 유지 부재가 장착된 클램핑 로드를 포함한다. 니들 받침대는 클램핑 로드 헤드와 케이싱 사이에 배치된다. 고정 어셈블리는 케이싱 내에 배치되고 고정 지지 부재의 직선재의 외면에 대해 정렬된다. 리턴 스프링은 고정 어셈블리의 고정 캠과 가동 지지 부재 사이에 배치된다. 축 방향 유지 부재는 클램핑 로드의 스레디드 단부(threaded end) 상에 장착된 너트로 이루어지며, 고정 지지 부재의 다른 직선재의 외면에 기댄다. 클램핑 로드는 높이 조절을 위해 상기 직선재에 제공되는 타원형 홀의 너비와 협동하는 두 개의 편평부를 구비한다.

스티어링 칼럼을 제 위치에 유지하기 위해, 고정 캠은 두 개의 높이 가동 반경 랙(two in-height movable radial racks) 및 두 개의 고정 축 랙(two fixed axial racks)을 포함한다. 두 개의 가동 반경 랙은 고정 지지 부재의 직선재에 수납된 프레임(frame)의 직선재상에 배치된 두 개의 고정 반경 랙과 협력한다. 두 개의 고정 축 랙은 가동 지지 부재의 직선재 상에 배치된 두 개의 가동 축 랙과 협력한다. 두 개의 가동 반경 랙은 프레임의 두 직선재를 수용하는 고정 캠의 두 개의 노치(notches)의 하부에 배치되고; 플라스틱 패드(plastic pad)는 슬라이딩을 용이하게 하기 위해 상기 프레임에 고정된다.

따라서, 본 발명에 따른 자동 운송수단의 스티어링 칼럼을 위한 전기 클램핑 장치는 알려진 시스템보다 훨씬 높을 수 있는 제어 회전에 의존하는 훨씬 큰 클램핑과 언클램핑 스트로크를 달성하는 장점을 가지며, 여태껏 슬라이딩이 없는 롤링 부재의 롤링을 보장한다. 더욱이, 본 발명의 장치는 충돌이 발생하면, 무릎과 함께 충돌 영역을 완전히 방출할 수 있다. 마지막으로, 본 발명의 전기 클램핑 장치는 기존의 자동 운송수단과 유사한 부피 내에 장착될 수 있다.

본 발명의 특징과 장점들은 함께 대응하는 첨부 도면을 참조하여, 예시에 의해 제한되지 않고, 본 발명의 여러 바람직한 실시예에 대한 다음 설명을 읽음으로써 보다 명백해질 것이다.
도 1은 스티어링 칼럼을 위해 본 발명에 따른 전기 클램핑 장치의 상이한 부재들의 분해 사시도 이며, 이의 고정 지지 부재만이 도시되는 도면;
도 2는 전기 모터를 구비하지 않고 고정 지지 부재의 단일 직선재를 구비한 도 1의 확대도;
도 3은 도 1의 라인 III-III을 따라 절단된 단면도로, 상이한 부재들이 조립되는 도면;
도 4는 도 2의 라인 IV-IV을 따라 절단된 단면도로, 상이한 부재가 조립되는 도면;
도 5는 가동 캠의 사시도;
도 6은 도 5의 VI를 따라 절단된 도면;
도 7은 도 6의 평면 VII- VII을 따라 절단된 단면도;
도 8은 볼과 케이지를 구비한 도 6과 유사한 도면;
도 9는 고정 롤링 경로의 측에서 도시한 고정 캠의 사시도,
도 10은 랙의 측에서 도시한 고정 캠의 사시도;
도 11은 도 9의 XI를 따라 도시한 도면;
도 12는 도 10의 XII를 따라 도시한 도면.

도 1, 2, 3, 및 4에서 알 수 있는 바와 같이, 본 발명은 자동 운송수단의 스티어링 칼럼을 위한 전기 클램핑 장치에 관한 것이다. 본 발명에 따른 전기 클램핑 장치는 자동 운송수단의 전류 요구를 충족한다. 스티어링 칼럼은 깊이 또는 높이를 조절할 수 있거나 깊이와 높이 둘 다 조절할 수 있다.

스티어링 칼럼은 스티어링 축(3) 둘레에 회전가능하게 장착되는 스티어링 샤프트(1)를 포함한다. 스티어링 샤프트(1)는 스티어링 칼럼의 상부에 위치된 경통(2) 내에 장착된다. 스티어링 샤프트는 양단 중 일단에서 스티어링 휠을 지탱하며 다른 단에서 칼럼의 중개 샤프트에 연결된다. 도 1 및 도 2는 스티어링 휠의 측면, 즉 운전자 측면에 대해 도시한 것이다. 스티어링 칼럼은 운송 수단의 구조에 단단히 고정된 지지 어셈블리(6)에 장착된다.

지지 어셈블리(6)는 고정 지지 부재(8) 및 가동 지지 부재(9)를 포함한다. 경통(2)은 가동 지지 부재(9) 내에 배치된다. 상기 경통(2)은 클램핑 시스템(4)에 의해 잠금 위치에서 고정 지지 부재(8) 상에 고정된다. 상기 클램핑 시스템(4)은 깊이 및 높이의 조절을 위해 스티어링 칼럼의 풀림 위치를 제공한다. 클램핑 시스템(4)은 클램핑 축(5)을 따라 배치되고 작동하며, 클램핑 축(5)은 스티어링 축(3)을 지나는 수직면(7)에 실질적으로 직각이다.

높이를 조절하기 위해, 경통(2)과 클램핑 시스템(4)을 구비한 전체 가동 지지 부재(9)가 고정 지지 부재(8)에 대해 이동한다. 깊이를 조절하기 위해, 가동 지지 부재(9)를 구비한 경통(2)만이 고정 지지 부재(8)에 대해 이동하며, 클램핑 시스템(4)은 고정된 상태로 유지된다.

고정 지지 부재(8)는 두 개의 직선재(11 및 12)로 구성되며, 이들은 연결 부재(13)에 의해 연결된다. 두 직선재(11 및 12)는 실질적으로 수직이다, 예를 들어, 이들은 스티어링 축을 지나는 수직면과 실질적으로 평행하다. 설명의 나머지 에서, 수직면은 수직 스티어링 평면(7)으로서 지칭될 것이다. 직선재(11)는 수직 방향으로 타원형 홀을 포함하며, 이 홀은 프레임(54)을 위한 하우징(19)이다. 직선재(12)는 수직방향으로 타원형 홀(14)을 포함한다. 하우징(19) 및 타원형 홀(14)은 높이 조절을 위한 클램핑 시스템(4)의 수직 클리어런스(vertical clearance)를 허용한다.

설명의 나머지와 동일한 부재에 대해, 스티어링 축(3) 또는 수직 스티어링 면(7)에 가장 가까운 것에 대해 "내부" 또는 "내측"이라는 용어를 사용하고, 가장 먼 것에 대해 "외부" 또는 "외측"이라는 용어를 사용한다.

따라서, 직선재(11)는 스티어링 면(7)에 대해 내면(15)과 외면(17)을 가진다. 유사하게, 직선재(12)는 이러한 동일한 스티어링 면(7)에 대해 내면(16)과 외면(18)을 가진다. 상기 면(15, 16, 17 및 18)들은 수직 스티어링 면(7)에 실질적으로 평행하다.

가동 지지 부재(9)는 두 개의 직선재(21 및 22)로 이루어지며, 이들은 상부에 위치된 연결 부재(23) 및 하부에 위치된 마감재(24)에 의해 연결된다. 직선재(21)는 축 방향으로 하우징(29) 및 타원형 홀(25)을 포함한다. 직선재(12)는 축 방향으로 타원형 홀(26)을 포함한다. 타원형 홀(25)과 타원형 홀(26)은 깊이 조절을 위한 가동 지지 부재(9)의 축 클리어런스(axial clearance)를 허용한다.

클램핑 시스템(4)은 클램핑 로드(60)의 축이 클램핑 축(5)이 되는 클램핑 로드(clamping rod)(60)를 구비한다. 상기 클램핑 로드(60)는 고정 지지 부재(8)의 두 직선재(11 및 12)를 모두 관통하며, 잠금 위치에서 고정 지지 부재(8)상에 고정된다. 본 발명에 따른 스티어링 칼럼을 죄기 위한 전기 장치는 전기 엑츄에이터(70)를 지지하는 케이싱(20) 내에 장착된다.

케이싱(20)은 트랜스미션 메카니즘(80) 및 고정 어셈블리(10)를 포함하며, 이들은 클램핑 로드(60) 상에 장착된다. 상기 클램핑 로드(60)는 케이싱(20)을 관통하여 고정 지지 부재(8)의 두 직선재(11 및 12) 상에 놓여있는 전기 클램핑 장치의 어셈블리를 지지한다.

고정 어셈블리(10)는 클램핑 축(5)에 대해 회전가능하게 고정된 캠(30)과 상기 클램핑 축(5)에 대해 회전가능하게 이동가능한 가동 캠(40)을 포함한다.

전기 액츄에이터는 전기 모터(70)이며, 그 축은 구동 축(71)으로서 지칭된다. 구동 축(71)은 클램핑 축(5)에 직각이며 수직 스티어링 면(7)에 평행인 면(72) 내에 배치된다.

특히 도 1 및 도 3에 도시된 바와 같이, 트랜스미션 메카니즘(80)은 휠(77)과 무단 나사(81)를 포함하는 휠과 무단나사 시스템이다.

무단 나사(81) 및 휠(77)은 케이싱 내에 장착 및 배치되어 있다. 케이싱(20)은 두 개의 메인 하우징(main housing)(82 및 85)을 포함한다. 하우징(82)은 무단 나사(81)를 위해 배치되며 하우징(83 및 84)과 함께 구동 축(5)을 따라서 연장된다. 하우징(85)은 휠(77)을 위해 배치되며 하우징(86)과 함께 클램핑 축(5)을 따라 연장된다.

무단 나사(81)는 전기 모터(70)에 의해 구동되며 가동 캠(40)을 구동하는 휠(77) 내로 맞물린다. 케이싱(20)은 또한 전기 모터(70)를 장착하기 위한 플랜지(88)를 포함하며, 전기 모터(70)는 플랜지(88) 상에 고정되는 상기 플랜지(74)를 포함한다.

전기 모터(70)는 무단 나사를 지지하고 구동하는 구동 샤프트(drive shaft)(73)를 구비한다. 구동 샤프트(73)는 자신의 단부에서 하우징(83)내에 배치되고 장착된 자가 윤활 베어링(75)에 의해 지지된다. 또한, 플라스틱 받침대(76)는 구동 샤프트(73)의 단부 상에 장착되고 하우징(84) 내에 장착 및 배치된다.

도 1, 2, 3 및 4에 도시된 바와 같이, 고정 어셈블리(10)는 클램핑 시스템(4) 내에 위치되며, 가동 캠(40), 고정 캠(30) 그리고 고정 캠(30)과 가동 캠(40) 사이에 배치된 하나 이상의 롤링 부재(50)를 포함한다. 롤링 부재(50)는 볼(50)이며, 이는 케이지(51)에 의해 적소에 유지된다. 가동 캠(40), 볼(50)을 구비한 케이지(51) 그리고 고정 캠(30)은 케이싱(20) 내에 배치되며 클램핑 로드(60) 상에 장착된다. 휠(77)은 가동 캠(40)의 허브(46) 상에 장착된다. 허브(46)상에 배치된 두 개의 편평부(47)는 휠(77)의 홀(78) 내에 배치된 두 개의 편평부(79)와 협력한다.

클램핑 로드(60)는 자신의 단부중 한 단부에서 상기 로드(rod)상에 직접적으로 배치된 헤드(61)로 구성된 축 지주 부재(axial holding member)를 포함한다. 클램핑 로드(60)의 다른 단부는 너트(63)에 의해 형성된 축 지주 부재가 장착되는 스레디드 단부(threaded end)(62)이다.

상기 헤드(61)의 측면 상에, 클램핑 로드(60)는 자신의 단부에서 케이싱(20)의 하우징(86) 내에 배치되는 자가 윤활 베어링(65)에 의해 지지된다. 추가적으로, 니들을 구비한 받침대(66)가 클램핑 로드(60)의 단부에 배치된다. 상기 니들 받침대(66)는 케이싱(20)의 외면(87)에 배치되며, 가동 캠(40)에 얹혀져 있으며 클램핑 로드(60)의 헤드(61)에 의해 적소에 유지된다. 마지막으로, 리턴 스프링(67)이 고정 캠(30)과 가동 지지 부재의 직선재(21) 사이의 클램핑 로드(60) 상에 장착되어, 장치가 응력(strain)을 받고 있다는 것을 보장한다.

따라서, 클램핑 시스템(4)은 클램핑 로드(60)를 포함하며, 클램핑 로드(60)상에는 다음과 같은 것들: 니들 받침대(66), 고정 어셈블리(10), 리턴 스프링(67) 및 너트(63)가 장착된다. 니들 받침대(66)는 클램핑 로드(60)의 헤드(61)와 케이싱(20)의 외면(87) 사이에 배치된다. 고정 어셈블리(10)는 케이싱(20) 내에 배치되며 고정 지지 부재(8)의 직선재(11)의 외면(17)에 기대어 배치된다. 리턴 스프링(67)은 고정 어셈블리(10)의 고정 캠(30)과 가동 지지 부재(9)의 직선재(21) 사이에 배치된다. 너트(63)는 클램핑 로드(60)의 스레디드 단부(62) 상에 장착되며, 고정 지지 부재(8)의 직선재(12)의 외면(18)에 얹혀진다. 더욱이, 클램핑 로드(60)는 높이 조절을 위해 상기 직선재(12) 내에 제공된 타원형 홀(14)의 너비와 협력하는 두 개의 편평부(64)를 포함한다.

본 발명의 본질적인 특징에 따르면, 고정 어셈블리(10) 내에서, 롤링 부재 또는 볼(50) 또는 각각의 롤링 부재 또는 각각의 볼(50)은 고정 캠(30) 상에 제공된 고정 롤링 경로(32) 및 가동 캠(40) 상에 제공된 가동 롤링 경로(42)를 이동한다.

각각의 롤링 경로(32, 42)는 대응하는 캠(30,40)에 대하여 롤링 부재(50) 또는 볼(50)을 위한 이탈 경사면(escape slope)을 구비하여, 고정 캠(30)에 대하여 가동 캠(40)이 회전하는 동안, 고정 캠(30)과 가동 캠(40) 모두 회전 방향에 따라서 서로 상대적으로 떨어지거나 하나로 보다 가까워져, 스티어링 칼럼의 잠금 위치 또는 풀림 위치에 도달하도록 한다.

본 발명의 다른 핵심적인 특징에 따르면, 롤링 경로(32, 42)를 위한 이탈 경사면은 롤링 부재에 대한 마찰 계수와 관련된 값 보다 작은 변화 값(varying value)을 갖는다.

본 발명의 다른 핵심적인 특징에 따르면, 각각의 롤링 경로(32, 42)는 클램핑 축(5)에 대하여 변화하는 반경을 갖는 커브이므로, 가동 캠(40)이 고정 캠(30)에 대해 회전할 때, 하나 이상의 롤링 경로(32, 42)는 자신 또는 다른 롤링 경로와 결코 간섭이 일어나지 않는다.

따라서, 고정 캠(30)에 대하여 가동 캠(40)의 축 움직임은 가동 캠의 회전의 기능이며, 매 순간 클램핑 축(5)에 대하여 롤링 부재, 볼(50), 롤링 부재들(50) 또는 볼들(50)의 위치 그리고 상기 위치를 위해 롤링 경로(32, 42)를 위한 이탈 경사면의 위치에 의존한다.

본 발명의 실시예에 따르면, 고정 어셈블리(10)는 두 개의 롤링 부재(50), 또는 두 개의 볼(50)을 포함하며, 각각의 롤링 부재(50) 또는 볼(50)은 대응하는 고정 롤링 경로(32) 및 가동 롤링 경로(42)를 이동한다.

도면에 도시된 본 발명의 다른 실시예에 따르면, 고정 어셈블리(10)는 세 개의 롤링 부재(50) 또는 세 개의 볼(50)을 포함하며, 각각의 롤링 부재(50) 또는 각각의 볼(50)은 대응하는 고정 롤링 경로(32) 및 가동 롤링 경로(42)를 이동한다.

본 발명을 구현하는 전기 클램핑 장치의 동작을 개선하기 위해, 댐핑 부재(34, 44)는 고정 롤링 경로(32) 및 가동 롤링 경로(42)의 각각의 주변 단부(peripheral end)에 배치된 하우징(33, 43) 내에 제공된다.

가동 캠(40)의 구조가 도 5, 6 및 7에 상세히 도시된다. 가동 캠(40)은 클램핑 축(5)에 대하여 횡단하는 플레이트(plate)를 포함하며, 플레이트로부터 허브(46)와 저널(48)이 연장된다. 허브(46)는 홀(78)과 양 편평부(79)에 의해 장착될 휠(77)을 수용하기 위해 두 개의 편평부(47)를 갖는다. 어셈블리는 자가 윤활 베어링(65)내 저널(48)에 의해 케이싱(20) 내에 장착될 것이다. 가동 캠(40)은 관통홀(49)에 의해 클램핑 로드(60) 둘레를 자유롭게 회전하도록 장착된다.

횡단 플레이트는 클램핑 축(5)과 직각을 이룬다. 횡단 플레이트는 휠(77)에 얹혀진 외면(45)과, 세 개의 가동 롤링 경로(42)가 제공된 내면(41)을 갖는다. 각각의 가동 롤링 경로(42)는 클램핑 축(5)에 대해 변화하는 반경과 클램핑 축(5)에 접하여 시작하는 나선의 형상을 갖는 커브이다; 세 개의 가동 롤링 경로(42)는 120°씩 각을 이룬 오프셋(offset)이다. 댐핑 부재(44)는 가동 롤링 경로(42)의 각각의 주변 단부에 배치된 하우징(43) 내에 배치된다. 각각의 가동 롤링 경로는 내면(41)에 대해 대응하는 볼(50)을 위한 이탈 경사면을 갖는다. 상기 이탈 경사면은 미끄러짐이 없이 구르게 될 볼(50)에 대한 마찰 계수에 관련된 값보다 항상 작은 변화 값을 갖는다.

볼 케이지(51)는 도 8에 도시된 횡단 플레이트이며, 관통 홀(53)을 통해 클램핑 로드(60) 둘레를 자유롭게 회전하도록 장착된다. 볼 케이지(51)는 클리어런스를 감안하여 120°씩 반지름 방향 및 오프셋을 갖는 3개의 타원형 홀(52)을 구비한다.

고정 캠(30)의 구조는 도 9, 10, 11 및 12에 상세히 도시된다. 고정 캠(30)은 클램핑 축(5)에 대해 횡단한 플레이트로 이루어지며, 직사각형 형상을 가진다. 고정 캠(30)은 관통 홀(39)을 통해 클램핑 로드(60) 둘레를 자유롭게 회전할 수 있도록 장착된다. 고정 캠(30)은 케이싱(20) 내에 장착되고 맞물려진다.

횡단 플레이트는 클램핑 축(5)과 직각을 이룬다. 횡단 플레이트는 고정 지지 부재(8)의 내면에 얹혀져 있는 내면(36), 그리고 세 개의 고정 롤링 경로(32)가 구비된 외면(31)을 포함한다. 각각의 고정 롤링 경로(32)는 클램핑 축(5)에 대해 변화하는 반경을 가지며, 클램핑 축(5)에 근접하여 시작하는 가까운 곳에서 시작하는 나선형의 형상을 갖는다; 세 개의 고정 롤링 경로(32)는 120°씩 각을 이룬 오프셋이다.

댐핑 부재(34)는 고정 롤링 경로(32)의 각각의 주변 단부에 배치되는 하우징(33) 내에 배치된다. 각각의 고정 롤링 경로는 외면(31)에 대해 대응하는 볼(50)을 위한 이탈 경사면을 갖는다. 상기 이탈 경사면은 볼(50)이 미끄러짐 없이 구르게 될 볼(50)의 마찰 계수와 관련된 값보다 항상 작은 변화 값을 가진다.

고정 캠(30)은 높이 방향으로 움직일 수 있는 두 개의 반경 랙(radial rack)(36) 및 두 개의 고정 축 랙(37)을 포함한다. 고정 캠(30)은 클램핑 축(5)에 대해 회전가능하게 고정되고 스티어링 축(3)을 따라 축방향으로 고정된다. 고정 캠(30)은 반경 또는 높이 조절을 위해 높이 방향으로 움직일 수 있다. 두 개의 가동 반경 랙(36)은 고정 캠(30)의 내면(35)의 두 개의 노치(38)의 바닥에 배치된다. 두 개의 고정된 축 랙(37)은 내면(35)의 두 돌출 면상에 배치된다.

두 개의 가동 반경 랙(36)은 프레임(54)의 두 개의 직선재(55) 상에 배치된 두 개의 고정 반경 랙(56)과 협력한다. 프레임(54)은 고정 지지 부재의 직선재(11)의 하우징(19) 내에 제공된다. 더욱이, 프레임의 형상을 갖는 플라스틱 패드(57)는 고정 캠(30)의 높이 방향으로 슬라이딩을 용이하게 하기 위해 상기 프레임(54) 내에 맞물리어 고정된다. 따라서, 두 개의 노치(38)는 두 개의 직선재(55)를 수용하며, 이것은 고정 캠(30)을 교대로 고정한다.

두 개의 고정 축 랙(37)은 가동 지지 부재(9)의 직선재(21)에 배치된 하우징(29)의 바닥에 배치되는 두 개의 가동 축 랙(27)과 협력한다. 리턴 스프링(67)은 고정 캠(30)의 하우징 내에 제공된다. 리턴 스프링(67)은 상기 하우징의 바닥과 하우징(29)의 바닥 사이에 인접한다.

따라서, 고정 캠(30)은 케이싱(20) 내에 맞물리고 회전가능하게 고정되며, 상기 고정 캠(30)은 고정 지지 부재(8) 내에 고정된 랙 프레임(54) 내에 회전가능하게 고정되며, 클램핑 축(5)에 대하여 상기 케이싱(20)의 어떠한 회전을 방지한다.

따라서, 본 발명의 운동학이 아래에 기술된다. 케이싱(20)에 대하여 고정되는 전기 모터(70)는 무단 나사(81)를 구동한다. 무단 나사(81)는 볼 캠 시스템에 전기 모터(70)의 회전 속도를 적응시키기 위해 치형 휠(toothed wheel)(77)과 커플로 함께 작동한다. 리듀서(reducer)의 작동으로 인해, 무단 나사(81)내 횡단 및 축 응력을 보상하기 위해, 플라스틱 받침대(76) 뿐만 아니라 자가-윤활 베어링(75)이 케이싱(20) 내에 통합된다. 무단 나사(81)는 전기 모터(70)의 동력을 가동 캠(30)과 동합되는 치형 휠(77)에 전달한다. 상기 기술된 바와 동일한 이유로 인해, 자가 -윤활 베어링(65)은 가동 캠(30)을 교대로 안내한다. 가동 캠(30)은 고정 캠(40)과 함께 커플로 작동한다; 캠들은 볼(50)에 의해 분리된다. 회전할 때, 가동 캠(30)은 롤링 경로(32, 42) 상의 볼들(50)을 구동하며, 따라서 고정 캠(40)이 축방향으로 움직이도록 한다. 이 축방향 움직임은 칼럼이 잠기도록 한다. 볼들(50)의 동기화를 유지하기 위해, 볼 케이지(ball cage)(51)가 필요하다. 칼럼의 잠김은 가동 캠(30)의 회전을 허용하는 반면에 클램핑 로드(60)의 어떠한 움직임을 방지하기 위한 기능을 갖는 것과 마찬가지로 니들 받침대(66)의 축방향 움직임을 가동 캠(30)이 방지할 때 발생한다. 볼 캠 시스템은 자신의 축방향 두께를 증가시킴으로써, 칼럼 조절에 대한 가능성을 잠그기 위해 이들 사이에서 조여지게 되도록 하기 위해 컬럼의 수를 억제한다.

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Claims

자동 운송수단의 깊이와 높이가 조절가능하거나 깊이 또는 높이가 조절가능한 스티어링 칼럼용 전기 클램핑 장치로서, 경통(2)내 스티어링 축(1)의 주위에 회전가능하게 장착된 스티어링 샤프트를 포함하고, 스티어링 칼럼은 두 개의 직선재(11, 12)와 연결 부재(13)로 이루어진 고정 지지 부재(8), 그리고 가동 지지 부재(9)를 포함하는 지지어셈블리(6) 내에 장착되고, 경통(2)은 가동 지지 부재(9) 내에 배치되며 스티어링 축(1)을 관통하는 수직 스티어링 플레인(7)에 실질적으로 직각인 클램핑 축(5)을 따라서 클램핑 시스템(4)에 의해, 잠금 위치에서, 고정 지지 부재(8)상에 고정되며, 클램핑 시스템(4)은 클램핑 로드(60)를 가지며, 클램핑 로드(60)의 축이 클램핑 축(5)이며 클램핑 로드(60)는 고정 지지 부재(8)의 두 직선재(11, 12)를 관통하는 전기 클램핑 장치에 있어서, 전기 클램핑 장치는:
- 클램핑 시스템(4) 내에 위치되고 클램핑 로드(60) 상에 장착되며, 클램핑 축(5)에 대해 회전 가능하게 고정된 고정 캠(30)과, 회전가능한 가동 캠(40) 그리고 고정 캠(30)과 가동 캠(40) 사이에 배치된 적어도 하나의 롤링 부재(rolling member)(50)를 포함하는 고정 어셈블리(10);
- 고정 캠(30)에 배치된 고정 롤링 경로(32) 및 가동 캠(40)에 배치된 가동 롤링 경로(42) 상에서 이동하는 롤링 부재(50) 또는 각각의 롤링 부재(50),
- 각각의 롤링 경로(32, 42)는 대응하는 캠(30, 40)에 대해 롤링 부재(50)를 위한 이탈 경사면(escape slope)을 구비하되,
- 가동 캠(40)이 고정 캠(30)에 대해 회전하는 동안, 스티어링 칼럼의 잠금 위치(lock position)이나 풀림 위치(unlock position)에 도달하도록, 두 개의 캠(30, 40)은 회전 방향에 따라 서로 멀어지거나 가까워지도록 이동하고,
롤링 경로(32, 42)의 상기 이탈 경사면은 롤링 부재(50)에 대한 마찰 계수에 관련된 값보다 적은 변화 값을 가지며,
각각의 롤링 경로(32,42)는 클램핑 축(5)에 대해 변하는 반경을 갖는 커브이므로, 가동 캠(40)이 고정 캠(30)에 대해 회전하는 동안, 하나 이상의 롤링 경로(32, 42)가 그 자신 또는 다른 롤링 경로와 충돌하지 않고,
고정 캠(30)에 대해 가동 캠(40)의 축방향 이동은 가동 캠(40)의 회전의 기능이며, 매 순간, 클램핑 축(5)에 대해 롤링 부재(50)의 위치 또는 롤링 부재들(50)의 위치 그리고 위치를 위한 롤링 경로(32, 42)의 이탈 경사면에 의존하는 것을 특징으로 하는 전기 클램핑 장치.
제1항에 있어서,
고정 어셈블리(10)는 두 개의 롤링 부재(50)를 포함하며, 각각의 롤링 부재(50)는 대응하는 고정 롤링 경로(32) 및 이동 롤링 경로(42) 상에서 이동하는 것을 특징으로 하는 전기 클램핑 장치.
제1항에 있어서,
고정 어셈블리(10)는 세 개의 롤링 부재(50)를 포함하고, 각각의 롤링 부재(50)는 대응하는 고정 롤링 경로(32) 및 가동 롤링 경로(42) 상에서 이동하는 것을 특징으로 하는 전기 클램핑 장치.
제1항 내지 제3항 중 어느 한 항에 있어서,
롤링 부재 또는 롤링 부재들(50)은 케이지(51)에 의해 적소에 유지되는 것을 특징으로 하는 전기 클램핑 장치.
제1항에 있어서,
롤링 부재는 볼(ball)(50)인 것을 특징으로 하는 전기 클램핑 장치.
제1항에 있어서,
댐핑 부재(34, 44)가 하우징(33, 34)내에 배치되고, 여기서 하우징(33, 34)은 고정 롤링 경로(32) 및 가동 롤링 경로(42) 각각의 주변 단부에 배치되는 것을 특징으로 하는 전기 클램핑 장치.
제1항에 있어서,
전기 클램핑 장치는 전기 액츄에이터(70)를 지지하는 케이싱(20) 내에 장착되고,
트랜스미션 메카니즘(80), 고정 어셈블리(10) 그리고 고정 지지 부재(8)의 두 개의 직선재(11, 12)를 관통하는 클램핑 로드(60)를 포함하는 것을 특징으로 하는 전기 클램핑 장치.
제7항에 있어서,
전기 액츄에이터는 전기 모터(70)이며, 전기 모터(70)의 축(71)은 클램핑 축(5)에 직각이며 수직 스티어링 평면(7)에 평행인 플레인(plane)내에 위치되고;
트랜스미션 메카니즘(80)은 휠(77) 및 케이싱(20)에 장착된 무단 나사(endless screw)(81)를 포함하고, 무단 나사(81)는 전기 모터(70)에 의해 구동되고 클램핑 로드(60) 상에 장착된 가동 캠(40)과 일체로 형성된 휠(77)과 맞물려 돌아가는 것을 특징으로 하는 전기 클램핑 장치.
제8항에 있어서,
무단 나사(81)를 구동시키는 전기 모터(70)의 샤프트(73)는 그 단부에서 케이싱(20)내에 배치된 자가-윤활 베어링(75)에 의해 지지 되는 것을 특징으로 하는 전기 클램핑 장치.
제9항에 있어서,
케이싱(20)은 드라이빙 샤프트(73)의 단부에 배치된 플라스틱 받침대(76)를 포함하는 것을 특징으로 하는 전기 클램핑 장치.
제7항에 있어서,
고정 어셈블리(10)는 케이싱(20) 내에 배치되고 클램핑 로드(60) 상에 장착되는 가동 캠(40), 케이지(51) 및 고정 캠(30)을 포함하며, 휠(77)은 가동 캠(40)의 허브(46) 상에 장착되며 편평부 설비(47, 79)에 의해 허브(46)와 회전가능하게 일체로 형성되는 것을 특징으로 하는 전기 클램핑 장치.
제11항에 있어서,
클램핑 로드(60)는 자신의 단부에서 케이싱(20)내에 배치된 자가-윤활 베어링(65)에 의해 지지되는 것을 특징으로 하는 전기 클램핑 장치.
제12항에 있어서,
니들을 가지는 받침대(66)는 클램핑 로드(60)의 단부에 제공되고, 니들 받침대(66)는 케이싱(20)의 외면 상에 배치되며, 가동 캠(40)에 얹혀져 있고, 클램핑 로드(60) 상에 배치된 헤드(61)로 구성된 축 유지 부재(axial holding member)에 의해 적소에 유지되는 것을 특징으로 하는 전기 클램핑 장치.
제13항에 있어서,
장치가 압박하에 있도록 보장하기 위해 고정 캠(30)과 가동 지지 부재(9) 사이의 클램핑 로드(60) 상에 리턴 스프링(67)이 장착되는 것을 특징으로 하는 전기 클램핑 장치.
제14항에 있어서,
클램핑 시스템(4)은 클램핑 로드(60)를 포함하며, 클램핑 로드(60) 상에 :
클램핑 로드(60)의 헤드와 케이싱(20) 사이에 배치되는 니들 받침대(66);
케이싱(20) 내에 배치되고 고정 지지 부재(8)의 직선재(11)의 외면(17)에 맞대어진 고정 어셈블리(10);
고정 어셈블리(10)의 고정 캠(30)과 가동 지지 부재(9) 사이에 배치된 리턴 스프링(67);
클램핑 로드(60)의 스레디드 단부(threaded end)(62) 상에 장착된 너트(63)로 이루어지며, 고정 지지 부재(8)의 다른 직선재(12)의 외면에 얹혀져 있는 축 유지 부재;
높이 조절을 위해 상기 직선재(12)내에 제공되는 타원형 홀의 너비와 협력하는 두 개의 편평부(64)를 구비한 클램핑 로드(60)가 장착되는 것을 특징으로 하는 전기 클램핑 장치.
제15항에 있어서,
고정 캠(30)은 두 개의 높이 방향으로 이동가능한 반경 랙(36) 및 두 개의 고정 축 랙(37)을 포함하고, 두 개의 가동 반경 랙(36)은 고정 지지 부재(8)의 직선재(11)에 수용된 프레임(54)의 직선재(55)상에 배치된 두 개의 고정 반경 랙(56)과 협력하며, 두 개의 고정 축 랙(37)은 가동 지지 부재(9)의 직선재(21) 상에 배치된 두 개의 가동 축 랙(27)과 협력하며; 두 개의 가동 축 랙(36)은 프레임(54)의 두 직선재(55)를 수용하는 고정 캠(30)의 두 노치(38)의 바닥에 배치되고; 그리고 슬라이딩을 용이하게 하기 위해 플라스틱 패드(57)가 프레임(54)에 고정되는 것을 특징으로 하는 전기 클램핑 장치.