KR101221369B1 - 기어 장치 - Google Patents

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KR101221369B1
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에띠엔느 샤쁠렝
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오토리브 디벨로프먼트 에이비
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Abstract

조향 휘일 장치가 개시되는데, 이것은 제 1 기어 요소를 가지는 조향 휘일을 구비한다. 제 2 기어 요소가 제공되는데, 이것은 조향 칼럼에 장착된다. 제 1 및 제 2 기어 요소들은 서로 맞물리고 조향 휘일 장치에는 기어 요소들중 하나에 장착된 백래쉬 방지 기어가 더 제공된다. 백래쉬 방지 기어는 그것이 장착되는 기어 요소의 치와 실질적으로 정렬되도록 구성된 치를 가지고, 백래쉬 방지 기어는, 백래쉬 방지 기어의 치가 기어 요소의 대응하는 치로부터 이격되는 위치를 향하여, 백래쉬 방지 기어가 장착되는 기어 요소에 대하여 편향된다. 이러한 기어 장치는 자동차를 운전하는 운전자에게 향상된 "느낌"을 제공하는 것으로 밝혀졌다.

Description

기어 장치{A gear arrangement}
본 발명은 기어 장치에 관한 것이다. 본 발명의 기어 장치는 조향 휘일과 관련하여 특정의 적용예를 가질 수 있으며, 예를 들면 자동차와 관련하여 적용될 수 있다.
자동차에서 이용되는 조향 휘일 유니트를 제공하는 것이 이전에 제안되었다. 조향 휘일은 고정된 하우징에 대하여 회전하도록 장착된다. 조향 휘일이 회전하는 축은 조향 칼럼(steering column)의 축으로부터 오프셋(offset)되어 있다. 조향 칼럼은 피니언 기어를 유지한다. 조향 휘일은 피니언 기어의 부분과 맞물린 링 기어(ring gear)를 유지한다. 조향 휘일이 회전하면, 조향 칼럼이 회전된다.
이러한 유형의 조향 휘일의 일 예에서, 중앙의 에어백 장치를 장착할 수 있는데, 에어백 장치는 조향 휘일이 회전하는 동안 정지 상태로 유지된다. 이것은 특별하게 형상화된 에어백이 이용될 수 있게 하며 또한 에어백 장치의 상부 표면에서 제어 버튼 또는 그와 유사한 것의 장착을 용이하게 한다.
이러한 유형의 조향 휘일에서, 조향 칼럼에 있는 피니언과 조향 휘일에 제공된 링 기어 사이에 일부 "유동(遊動)"이 있을 수 있다는 점이 밝혀졌다. 이것은 자동차가 구동될 때 조향 휘일에 소망스럽지 않은 "느낌(feel)"을 일으킨다.
본 발명에 따르면, 기어 요소가 제공되는데, 기어 요소는 함께 작용하는 기어 요소와 맞물리도록 치수가 정해진 치 부분(toothed portion)을 가지고, 기어 요소는 백래쉬 방지 기어(anti-backlash gear)를 가지며, 백래쉬 방지 기어는 기어 요소의 치에 대응하는 치를 가지고, 백래쉬 방지 기어는 그것의 치가 기어 요소의 치와 실질적으로 정렬된 상태로 기어 요소에 장착되고, 기어 요소의 대응 위치로부터 약간 이격된 위치로 백래쉬 방지 기어의 치를 편향시키도록 탄성 요소가 구비된다.
바람직스럽게는, 2 개의 백래쉬 방지 요소들이 있는데, 각각의 백래쉬 방지 요소는 기어 요소의 치에 대응하는 치를 가지며, 백래쉬 방지 요소들은 기어 요소의 치와 실질적으로 정렬된 백래쉬 방지 요소들의 치가 서로로부터 이격되게 탄성적으로 편향되면서 기어 요소에 장착된다.
본 발명의 다른 특징에 따르면, 제 1 기어 요소를 가진 조향 휘일; 및 조향 칼럼에 장착되어 있거나 또는 장착될 수 있는 제 2 기어 요소를 구비하는 조향 휘일 장치가 제공되는데, 제 1 및 제 2 기어 요소들은 서로 맞물리고; 조향 휘일 장치는 상기 기어 요소들중 하나에 장착된 적어도 하나의 백래쉬 방지 기어를 더 구비하고, 백래쉬 방지 기어 또는 각각의 백래쉬 방지 기어는 그것이 장착된 상기 기어 요소의 치와 실질적으로 정렬되도록 구성된 치를 가지고, 백래쉬 방지 기어는, 백래쉬 방지 기어의 치가 기어 요소의 대응하는 치로부터 이격되는 위치를 향하여, 백래쉬 방지 기어가 장착되는 기어 요소에 대하여 회전 가능하게 편향된다.
바람직스럽게는, 2 개의 상기 백래쉬 방지 기어들이 상기 기어 요소에 장착되고, 2 개의 백래쉬 방지 기어들이 반대 방향으로 편향된다.
유리하게는, 백래쉬 방지 기어 또는 각각의 백래쉬 방지 기어가 장착된 상기 기어 요소는 링 기어이다.
이와는 달리, 백래쉬 방지 기어 또는 각각의 백래쉬 방지 기어가 장착되는 상기 기어 요소는 피니언 기어이다.
바람직스럽게는, 피니언 기어에는 2 개의 백래쉬 방지 기어들이 제공되는데, 백래쉬 방지 기어들 각각은 플레이트(plate)의 형태이고, 각각의 플레이트는 그 안에 통공을 가지며, 통공은 스프링 요소와 맞물리는 부분들을 형성하고, 2 개의 백래쉬 방지 기어들의 통공들이 함께 정렬되어 스프링 요소들을 수용한다.
유리하게는, 각각의 스프링 요소가 실질적으로 "C" 형상이고, 각각의 스프링 요소는, 스프링 요소와 맞물리는 하나의 플레이트에 있는 통공의 부분과, 스프링 요소를 수용하는 다른 스프링 플레이트에 있는 통공의 부분을 통과한다.
편리하게는, 스프링 요소와 맞물린 통공의 부분이, 2 부분으로 나뉘어지고 2 개의 원호형 슬롯을 가지는 통공의 외측으로 향하는 부분이며, 각각의 슬롯은 스프링 요소의 부분을 수용하고, 스프링 요소를 수용하는 통공의 부분은 통공의 외주의 전체적으로 원호형인 외측으로 향하는 부분이다.
바람직스럽게는, 백래쉬 방지 기어들은 유지용 워셔(retaining washer)에 의해서 정위치에 유지된다.
본 발명은 향상된 기어를 제공하기 위한 것으로, 기어는 조향 휘일의 "느낌"을 향상시키도록 위에서 설명된 유형의 조향 휘일 장치에 포함될 수 있는 것이다.
본 발명이 보다 용이하게 설명되도록, 그리고 그것의 특징들이 이해될 수 있도록, 본 발명의 구현예가 첨부된 도면을 참조하여 예를 들어 설명될 것이다.
도 1 은 조향 휘일 장치의 부분적으로 절단된 부분적인 사시도이다.
도 2 는 조향 휘일 장착의 일부를 보다 상세하게 도시한 부분도이다.
도 3 은 도 2 의 선 3-3을 따라서 취한 단면도이다.
도 4 는 피니언 장치의 사시도이다.
도 5 는 2 개의 백래쉬 방지 기어, 워셔 및 스프링을 나타내는 파단도이다.
도 6 은 하나의 백래쉬 방지 기어에 대한 평면도이다.
도 7 은 워셔에 대한 사시도이다.
도 8 은 스프링 장치에 대한 도면이다.
도 9 는 피니언의 단면도이다.
첨부된 도면의 도 1 내지 도 3을 우선 참조하면, 조향 휘일 조립체(1)는 조향 칼럼(3)에 장착된 조향 휘일(2)을 구비한다. 고정된 하우징(4)은 정위치에 안정되게 장착되어 제공된다.
조향 휘일(2)은 스포크(spoke, 6)와 같은 스포크들 및, 주위 테두리(7)를 형성하는 금속 프레임(5)을 구비한다. 프레임(5)은 예를 들면 발포체 재료의 적절한 외측 덮개(8)로 덮힌다.
프레임(5)은 하우징(4)에 제공된 적절한 형성부에서 고리형 베어링(9)으로 장착된다. 조향 휘일은 소정의 축을 중심으로 회전하게 되어 있다. 에어백 장치(10)가 제공될 수 있는데, 에어백은 고정된 요소(4)에 직접적으로 연결된다. 에어백 장치는 따라서 조향 휘일의 회전시에 회전되지 않는다. 에어백에는 복수개의 작동 버튼(11) 또는 그와 유사한 것이 제공될 수 있는데, 이들은 정위치에 고정될 것이다.
고리형 베어링(9)에 근접한 프레임(5)의 부분은 내측으로 향하는 링 기어 형태의 제 2 기어 요소(12)를 형성한다.
조향 칼럼(3)은 2 개의 이격된 베어링(14,15)에 의해 고정된 하우징(4)의 나머지로부터 하방향으로 연장된 튜브형 돌출부(13) 안에 장착된다. 조향 칼럼의 최상단부는 피니언 형태의 제 1 기어 요소(16)를 유지하는데, 피니언은 주위에 치(17)가 형성되어 그것이 조향 휘일 프레임에 제공된 링 기어의 형태인 제 2 기어 요소(12)와 맞물린다.
조향 휘일의 회전시에, 피니언 형태의 제 1 기어 요소(16)는 회전하게 될 것이며, 따라서 조향 칼럼을 회전시킨다는 점이 이해될 것이다. 이러한 전체적인 유형의 조향 휘일 조립체는 이전에 제안되었으며, 유럽 특허 출원 EP-A-1199243 에 설명되어 있다.
그러나, 본 발명의 구현예에서, 피니언 형태의 제 1 기어 요소(16)에는 이제 설명될 백래쉬 방지 기어들이 제공된다.
도 4 는 피니언 형태의 제 1 기어 요소(16)의 사시도를 도시한다. 피니언 형태의 제 1 기어 요소(16)에는 조향 칼럼에 연결되는 종속 부분이 제공되며, 피니언은 주위에 치(17)가 제공된 디스크와 같은 부분을 가진다. 디스크와 같은 부분의 상부에 장착된 것은 백래쉬 방지 기어(18,19)들인데, 이들은 장착 워셔(mounting washer,20)에 의해서 중첩된다.
도 6 은 백래쉬 방지 기어(18)들중 하나를 보다 상세하게 도시한다. 그러나, 양쪽의 백래쉬 방지 기어(18,19)들은 동일하다. 그러나, 백래쉬 기어들중 하나는 다른 것에 대하여 역전됨으로써, 하나의 기어가 위로 향하면, 다른 하나는 실제로 거꾸로이다. 백래쉬 방지 기어(18)는 상대적으로 얇은 플레이트의 형태이다. 플레이트는 치를 가진 외측 주위부(21)를 가진다.
외측 주위부(21)의 치 작용은 피니언 형태의 제 1 기어 요소(16) 자체의 치 작용과 동일하다. 백래쉬 기어(18)의 치 작용은, 일부 구현예들에서, 피니언 기어 형태의 제 1 기어 요소(16)의 치 보다 약간 짧은 치를 가지지만, 피니언 형태의 제 1 기어 요소(16)에서와 같은 백래쉬 방지 기어(18,19)에서의 치의 수를 가져야 하며, 근접한 치 사이의 같은 간극의 폭과 같은 치의 기본 폭을 가진다.
백래쉬 방지 기어(18,19)의 중심에는 불규칙적으로 형상화된 주위부를 가진 통공(22)이 제공된다. 통공(22)의 주위부에는 3 개의 등각도로 이격된 원호형의 외측으로 돌출된 요부(23)가 제공된다. 오프셋되고 다시 등각도로 이격되어, 따라서 원호형의 돌출 요부(23) 사이에 위치된 것은 다른 돌출 요부(24)들로서, 돌출 요부(24)들 각각은 2 부분으로 나뉘어져서 2 개의 원호형이며 외측으로 연장된 슬롯(25,26)을 나타낸다.
도 7 은 장착 워셔(20)를 보다 상세하게 도시한다. 워셔(20)는 복수개의 통공(28)들이 그 안에 제공된 실질적으로 평탄한 디스크(27)를 구비한다. 워셔의 중심은 똑바로 서 있는 칼러(collar,30)에 의해 둘러싸인 통공(29)을 형성한다.
도 8 은 스프링 요소(31)를 도시하는데, 복수개의 스프링이 백래쉬 방지 기어(18,19)를 피니언 형태의 제 1 기어 요소(16)에 대하여 편향시키도록 이용된다. 각각의 스프링 요소(31)는 시이트 스프링 재료로부터 형성되는데, 상기 요소는 반원형 또는 "C" 의 단면을 가지며 소정의 길이를 가진다.
각각의 스프링 요소(31)는 통공(22)의 외측 주위부 안에 형성된 개별의 2 부분으로 나뉘어진 요부(24) 안으로 삽입될 수 있도록 치수가 정해지며, 스프링 요소(31)의 2 개의 반대 측부들은 2 개의 원호형 슬릿(25,26) 안에 수용된다. 각각의 2 부분으로 나뉘어진 요부(24)는 따라서 개별의 스프링 요소(31)를 실질적으로 정위치에 유지할 것이다. 또한, 각각의 스프링 요소(31)는, 스프링의 반대 측부들이 요부의 반대 측부들과 맞물리면서, 원호형 요부(23)와 같은 원호형 요부 안에 수용될 수 있도록 설계된다.
2 개의 백래쉬 방지 기어(18,19)들은 처음에 하나가 다른 것의 위에 있는 위치에 처음으로 위치되는데, 하나의 기어의 원호형 요부(23)는 다른 기어의 2 부분으로 나뉘어진 요부(24)와 정렬되며, 그 역으로도 된다는 점이 이해되어야 한다. 하나의 기어는 다른 기어에 대하여 역전된 것이다. 복수개의 스프링 요소(31)들은 정위치에 위치될 수 있으며, 최대 6 개의 스프링 요소들이 설명된 구현예에서 이용될 수 있는데, 각각의 스프링 요소는 근접한 백래쉬 방지 기어(18,19)들에서 요부(23,24)들의 함께 정렬된 쌍을 통과한다. 스프링 요소(31)들은 백래쉬 방지 기어(18,19)들이 중첩된 위치에 유지되지만, 스프링 요소(31)를 압축시키면서 서로에 대하여 회전되게 움직일 수 있도록 되어 있다.
백래쉬 방지 기어들은, 중첩되었을 때, 2 개의 백래쉬 방지 기어들의 치가 서로로부터 약간 오프셋(offset)되도록 상대적으로 위치된다는 점이 주목되어야 한다.
도 4 및 도 9 로부터 알 수 있는 바로서, 2 개의 백래쉬 방지 기어(18,19)들이 피니언 형태의 제 1 기어 요소(16)의 상부에 장착된다. 스프링 요소(31)들은 피니언 형태의 제 1 기어 요소(16) 안에 형성된 적절한 요부(32)내에 수용된 돌출 단부들을 가진다. 워셔(20)는 백래쉬 방지 기어(18,19)의 위에 놓이며 백래쉬 방지 기어들이 피니언 형태의 제 1 기어 요소(16)상의 정위치에 유지되도록 하는 역할을 한다.
백래쉬 방지 기어(18,19)들이 피니언 기어 형태의 제 1 기어 요소(16)상에 장착되었을 때, 백래쉬 방지 기어들의 치는 피니언 형태의 제 1 기어 요소(16)상의 대응하는 치(17)의 각각의 측부로 이격되도록 위치된다. 따라서, 피니언 형태의 제 1 기어 요소(16)가 링 기어 형태의 제 2 기어 요소(12)와 접촉하게 되었을 때, 2 개의 백래쉬 기어(18,19)들은 서로에 대하여 움직임으로써 치 또는 모든 3 개의 기어들이 링 기어 형태의 제 2 기어 요소(12)상의 근접한 치의 단일 쌍 사이에 수용되도록 함께 정렬된다. 피니언 기어 형태의 제 1 기어 요소(16)와 백래쉬 기어(18,19)가 이러한 상태로부터 해제되었을 때, 백래쉬 기어(18,19)는 스프링 요소(31)에 의해서 이격되게 편향될 것이다. 따라서, 백래쉬 방지 기어들은 링 기어 형태의 제 2 기어 요소(12)와 단단하게 맞물릴 것이며, 링 기어 형태의 제 2 기어 요소(12)와 피니언 형태의 제 1 기어 요소(16) 사이에 "유동(遊動)"이나 또는 백래쉬가 없을 것이다.
결국 조향 휘일은 조향 휘일이 이용될 때 양호한 "느낌"을 가지게 될 것이다.
설명된 구현예에서, 피니언 기어에 대하여 반대 방향으로 편향된 2 개의 백 래쉬 방지 기어들이 제공되는 반면에, 단일의 백래쉬 기어가 피니언에 제공되고 단일의 백래쉬 기어가 탄성적으로 피니언에 대하여 편향됨으로써 적절한 효과가 얻어질 수 있다는 점이 이해되어야 한다.
다시, 백래쉬 방지 기어들이 피니언상에 제공되는 구현예를 참조하여 본 발명이 설명되었지만, 하나 또는 그 이상의 백래쉬 방지 기어 요소들이 링 기어에 제공될 수 있다. 물론, 그러한 상황에서 백래쉬 방지 기어들은 각각 링 기어 형태이며 피니언은 링 기어 뿐만 아니라, 백래쉬 방지 기어들과도 맞물리도록 치수가 정해져야만 한다.
본원 명세서와 청구항에서 사용될 때, "구비하는"과 "구비하고 있는", 그리고 그것의 변형들은 특정한 특징들, 단계들 또는 전체가 포함되는 것을 의미한다. 상기 용어는 다른 특징들, 단계들 또는 구성 요소들의 존재를 배제하도록 해석되어서는 아니된다.
본 발명은 자동차의 조향 휘일등에서 이용된다.

Claims (8)

  1. 제 1 기어 요소(16)를 가진 조향 칼럼(3); 및, 조향 휘일(2)상에 장착되거나 또는 장착될 수 있는 제 2 기어 요소(12);를 포함하는 조향 휘일 장치(1)로서,
    제 1 기어 요소(16) 및 제 2 기어 요소(12)는 서로 상호-맞물림(inter-engaging) 되고,
    조향 휘일 장치는 상기 제 1 기어 요소(16)상에 장착된 2 개의 백래쉬 방지 기어(18,19)들을 더 포함하고,
    백래쉬 방지 기어(18,19)들은 그들이 장착된 상기 제 1 기어 요소(16)의 치(17)와 실질적으로 정렬되도록 구성된 치(21)를 가지고,
    백래쉬 방지 기어들은, 그들이 장착된 제 1 기어 요소(16)에 대하여, 백래쉬 방지 기어(18,19)들의 치가 제 1 기어 요소(16)의 대응하는 치(17)로부터 변위되는 위치를 향하여 회전 가능하게 편향되고,
    2 개의 백래쉬 방지 기어(18,19)들은 상기 제 1 기어 요소(16)의 상부에 장착되고,
    2 개의 백래쉬 방지 기어(18,19)들은 반대 방향으로 편향되고,
    백래쉬 방지 기어(18,19)들은 유지용 워셔(20)에 의해 제위치에 유지되는, 조향 휘일 장치(1).
  2. 삭제
  3. 제 1 항에 있어서,
    백래쉬 방지 기어(18,19)들이 장착된 상기 제 1 기어 요소(16)는 피니언 기어(pinion gear)인, 조향 휘일 장치(1).
  4. 제 3 항에 있어서,
    백래쉬 방지 기어(18,19)들은 각각 플레이트의 형태이고, 각각의 플레이트는 통공(22)을 가지고, 통공은 스프링 요소(31)들과 맞물리는 부분들을 형성하고, 2 개의 백래쉬 방지 기어(18,19)들의 통공(21)들은 함께 정렬되고 스프링 요소(31)들을 수용하는, 조향 휘일 장치(1).
  5. 제 4 항에 있어서,
    각각의 스프링 요소(31)는 실질적으로 "C" 형상이고, 각각의 스프링 요소(31)는 스프링 요소와 맞물린 하나의 플레이트에 있는 통공(22)의 부분 및, 스프링 요소(31)를 수용하는 다른 스프링 플레이트에 있는 통공의 부분을 통과하는, 조향 휘일 장치(1).
  6. 제 5 항에 있어서,
    스프링 요소(31)와 맞물린 통공(22)의 부분은, 2 개로 나뉘어지고 2 개의 원호형 슬롯(25,26)들을 가진 통공(24)의 외측으로 향하는 부분이고, 각각의 슬롯은 스프링 요소(31)의 부분을 수용하고, 스프링 요소(31)를 수용하는 통공의 부분은 통공 주위부의 전체적으로 원호형인 외측으로 향하는 부분인, 조향 휘일 장치(1).
  7. 삭제
  8. 삭제
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