KR102518557B1 - 기어 구동 장치용 구동 휠 및 기어 구동 장치 - Google Patents

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오이겐 슈토펠
마누엘 자이델
슈테판 호흐
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로베르트 보쉬 게엠베하
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Abstract

본 발명은 기어 구동 장치용 구동 휠(10; 100)에 관한 것이며, 상기 구동 휠(10; 100)은 플라스틱으로 이루어지며, 사출 성형 방법으로 형성되고, 길이 방향 축선(11; 108)을 가지며, 상기 구동 휠(10; 100)은 상기 구동 휠(10; 100)의 지지를 위해 하우징(1) 내의 샤프트(2) 상에 형성되는 허브 개구(13; 102)를 가진 허브 영역(12; 102), 반경 방향 외부로 돌출한 톱니부(18; 105)를 가진 링형 기어 림 영역(17; 106), 상기 허브 영역(12; 102)과 상기 기어 림 영역(17; 106) 사이에 반경 방향으로 배치된 실질적으로 디스크형인 중간 영역(15; 112)을 포함하고, 상기 구동 휠(10; 100)은 길이 방향 축선(11; 108)에 대해 동심으로 배치된 반경 방향 지지를 위한 2개의 지지점(31, 32), 및 상기 길이 방향 축선(11; 108)의 방향으로 볼 때 서로 이격된 축 방향 지지를 위한 2개의 지지점(33, 34; 121, 122)을 포함하고, 상기 허브 영역(12; 102)은 상기 길이 방향 축선(11; 108)의 방향으로 상기 중간 영역(15; 112)의 평면으로부터 상승한 연장부(14; 103)를 포함한다.

Description

기어 구동 장치용 구동 휠 및 기어 구동 장치{DRIVE WHEEL FOR A GEAR DRIVE DEVICE AND GEAR DRIVE DEVICE}
본 발명은 2개의 독립 청구항의 전제부에 따른 기어 구동 장치용 구동 휠에 관한 것이다. 또한, 본 발명은 본 발명에 따른 구동 휠을 수용하도록 설계된 하우징을 구비한 기어 구동 장치에 관한 것이다.
도 1에는, 실제로 이미 공지되어 있고 2개의 독립 청구항의 전제부에 따라 형성된, 종래 기술에 따른 구동 휠(100)의 종단면 사시도가 도시되어 있다. 구동 휠(100)은 허브 개구(102)를 가진 허브 영역(101)을 포함하고, 구동 휠(100)은 상기 허브 개구(102)를 통해 기어 구동 장치의 하우징 내의 도시되지 않은 샤프트 상에 조립될 수 있다. 또한, 허브 영역(101)에 형성된 연장부(103)는 외부 톱니부(104)를 포함하고, 상기 연장부(103) 상의 외부 톱니부(104)는 구동 휠(100)이 구동될 요소, 예컨대 자동차 내의 윈도우 리프트 구동 장치의 로프 드럼에 회전 불가능하게 연결되도록 하기 위해 사용된다. 구동 휠(100)은 전기 모터에 의해 적어도 간접적으로 기어 림 영역(106) 상의 톱니부(105)를 통해 구동된다. 기어 림 영역(106)은 허브 영역(101)과 기어 림 영역(106) 사이에 배치된, 길이 방향 축선(108)을 중심으로 반경 방향으로 연장하는 보강 링(110)을 통해 디스크형 중간 영역(112)에 연결된다. 중간 영역(112)의 2개의 대향하는 단부면(113, 114)은 실질적으로 편평하게 형성된다. 또한, 허브 영역(101)과 보강 링(110) 사이의 중간 영역(112)의 벽 두께(s)는 실질적으로 일정하다. 경우에 따라 2개의 단부면(113, 114)의 영역에 두꺼워진 부분(115)이 형성되며, 상기 두꺼워진 부분에서 중간 영역(112)의 벽 두께(s)가 커진다. 두꺼워진 부분(115)은 예컨대 원형으로 형성된다.
구동 휠(100)은 길이 방향 축선(108)과 관련해서 서로 이격되어 구동 휠(100)의 축 방향 지지를 위한 2개의 지지점(121, 122)을 포함한다. 하나의 지지점(121)은 중간 영역(112)의 평면으로부터 상승한 중간 링(125)에서, 길이 방향 축선(108)을 중심으로 링형으로 반경 방향으로 연장하는 단부면(123)에 의해 형성된다. 또한, 구동 휠(100)은 반경 방향 지지를 위해 사용되는 2개의 지지점(126, 127)을 포함한다. 이 경우, 지지점(121)은 길이 방향 축선(108)과 관련해서 반경 방향 지지를 위해 사용되는 2개의 지지점(126, 127)의 반경 방향 외부에서 연장되며, 중간 링(125) 상에 배치되는 것이 중요하다.
종래 기술에 따른 전술한 구동 휠(100)은 구동 휠(100)에게 주어진, 필요한 강도, 마모 등에 대한 요구 조건을 만족스럽게 충족시키지만, 비교적 많은 재료 수요 및 그에 따른 비교적 큰 중량을 갖는다.
본 발명의 과제는 특히 충분히 큰 강도와 관련하여 필요한 기능적 특성을 유지하면서 특히 낮은 중량을 갖는 구동 휠을 제공하는 것이다.
2개의 독립 청구항의 특징들을 갖는 본 발명에 따른 구동 휠은 특히 충분히 큰 강도와 관련하여 필요한 기능적 특성을 유지하면서 특히 낮은 중량을 갖는다는 장점을 제공한다.
이를 위해 본 발명에 따라, 구동 휠의 축 방향 지지를 위한 지지점들을 종래 기술에 비해 변형된 방식으로 배치함으로써, 도 1에 따른 종래 기술에서 제공된 중간 링(125)이 생략될 수 있는데, 상기 중간 링의 형성은 추가의 재료량 및 그에 따른 추가 중량을 수반한다. 이는 본 발명에 따라 축 방향 지지를 위한 지지점이 반경 방향 내부로 허브 영역의 허브 보어의 직접적인 영역 내로 옮겨짐으로써 달성된다.
대안으로서 또는 추가로, 제 2 독립 청구항에 따라, 기어 림 영역과 중간 영역 사이에 반경 방향으로 연장되는, 종래 기술에 따른 보강 링이 생략된다. 따라서, 중간 영역에 대한 기어 림 영역의 직접적인 연결이 이루어진다.
기어 구동 장치용 본 발명에 따른 구동 휠의 바람직한 개선들은 각각의 종속 청구항들에 제시된다. 하기에서 더 상세히 설명되는 바람직한 실시 예들 및 조치들은 개별적으로뿐만 아니라 2개의 독립 청구항들과 조합해서 사용될 수 있다는 것이 중요하다.
축 방향 지지를 위한 2개의 지지점의 배치의 특히 바람직한 실시 예에서, 지지점들의 배치는 지지점들이 하우징(기어 하우징) 내의 샤프트와 상호 작용하도록 이루어진다. 이에 대한 배경은 이러한 샤프트가 특히 금속 또는 강으로 이루어지고, 플라스틱 사출 성형 부품인 하우징 내로 인서트로서 사용됨으로써, 샤프트가 하우징의 플라스틱으로 부분적으로 오버 몰딩된다는 것이다. 이와는 달리, 종래 기술에서는 축 방향 지지를 위한 2개의 지지점이 하우징의 벽(하우징 바닥) 상에 그리고 샤프트 상에 배치된다. 이제 2개의 (축 방향) 지지점이 샤프트의 영역에 배치되기 때문에, 예컨대 구동 휠에 대한 그리고 샤프트에 대한 플라스틱에서 적합한 재료 쌍에 의해 최적화된 마찰 및 마모 특성이 달성될 수 있다는 점에서 향상된 특성이 나타나며, 이로 인해 예컨대 하우징에 대한 특별한 플라스틱이 사용될 필요가 없다. 또한, 구동 휠의 축 방향 지지를 위한 지지점이 길이 방향 축선과 관련해서 반경 방향 내부로 이동되기 때문에, 기본적으로 향상된 마찰 특성이 나타난다. 향상된 마찰 특성은 지지점의 영역에서 줄어든 마찰 반경 및 줄어든 마찰 원주 길이로부터 나타난다.
추가 중량 절감을 가능하게 하는 본 발명의 다른, 특히 바람직한 실시 예에서, 허브 영역과 기어 림 영역 사이의 중간 영역은 원추형 횡단면으로 형성됨으로써, 허브 영역을 향한 측면에서 기어 림 영역을 향한 측면에서보다 더 큰 벽 두께를 갖는다.
기어 림 영역의 방향으로 줄어드는 중간 영역의 벽 두께에도 불구하고 구동 휠의 충분히 큰 강성을 가능하게 하기 위해, 중간 영역은 구동 휠의 길이 방향 축에 대해 수직으로 배치된 적어도 하나의 단부면에서 길이 방향 축선을 중심으로 균일한 각 간격으로 배치된, 허브 영역과 기어 림 영역 사이에 반경 방향으로 연장된 다수의 제 1 보강 리브를 포함한다. 제 1 보강 리브들은 길이 방향 축선에 대해 평행한 방향으로 중간 영역의 더 큰 (굽힘) 강성을 일으킨다.
제 1 보강 리브들과 관련해서 기어 하우징 내에 구동 휠의 조립 상태에서 최소 중량으로 최상의 강도 특성을 달성하기 위해, 기어 하우징을 향한 구동 휠의 단부면 상의 제 1 보강 리브의 높이가 기어 림 영역을 향해 커지는 것이 바람직하다.
특히, 중량의 이유로 예컨대 비교적 적은 수의 제 1 보강 리브들이 사용되어야 하기 때문에, 제 1 보강 리브들 사이에 비교적 큰 각 간격이 형성되면, 사출 성형 공정에서 플라스틱의 유동 거동을 개선하기 위해 그리고 균일한 수축 거동을 달성하기 위해, 제 1 보강 리브들 사이에 각각 기어 림 영역에 연결된 적어도 하나의, 바림직하게는 다수의 제 2 보강 리브가 배치되는 것이 바람직하다. 원주 방향으로 제 1 보강 리브와 제 2 보강 리브 사이의 간격은 바람직하게 동일한 크기이고, 제 2 보강 리브들은 반경 방향으로 허브 영역까지 연장되지 않는다. 예를 들어, 2개의 인접하게 배치되는 제 1 보강 리브는 허브 영역에서 아치형 연결 섹션에 의해 접선 방향으로 서로 연결되고, 제 1 보강 리브들은 제 1 보강 리브들 사이에서 접선 방향으로 배치되며 반경 방향으로 허브 영역까지 연장되지 않는 제 2 보강 리브들을 아치형으로 둘러싼다.
또한, 제 1 보강 리브들 내로 힘 도입을 최적화하기 위해, 또는 추가 중량 절감을 위해, 기어 림 영역이 톱니부로부터 떨어져 있는 측면 상에서 2개의 제 1 보강 리브들 사이에 반경을 가진 벽 섹션을 포함하므로, 림 기어 영역의 벽 두께는 원주 방향으로 2개의 제 1 보강 리브 사이에서 최소치를 갖는다.
본 발명은 전술한 본 발명에 따른 구동 휠의 수용을 위한 하우징을 구비한 특히 자동차 내에서 편의 구동, 예컨대 윈도우 리프트 구동, 슬라이딩 루프 구동 등을 위한 기어 구동 장치를 포함한다. 이러한 기어 구동 장치는 중량 최적화된 구동 휠에 의한 매우 낮은 중량의 장점을 갖는다.
본 발명의 다른 장점들, 특징들 및 세부 사항들은 도면을 참고로 바람직한 실시예 설명에 제시된다.
도 1은 종래 기술에 따른 기어 구동 장치용 구동 휠의 종단면 사시도.
도 2는 제 1 방향에서 바라본 본 발명에 따른 구동 휠의 종단면 사시도.
도 3은 다른 방향에서 바라본 도 2에 따른 구동 휠의 종단면 사시도.
도 4는 도 2와 유사한 구동 휠의 사시도.
도 5 및 도 6은 상이한 방향에서 바라본 도 4에 따른 구동 휠의 사시도.
도 7은 구동 휠을 수용하기 위한 기어 구동 장치의 하우징 부분의 사시도.
도면들에서 동일한 요소들 또는 동일한 기능을 하는 요소들은 동일한 도면 부호로 표시된다.
도 2 내지 도 6에 도시된 구동 휠(10)은 플라스틱으로 이루어지고, 사출 성형 방법으로 제조된다. 플라스틱은 POM(폴리옥시메틸렌)인데, 이는 예시이며 제한적이지 않다. 구동 휠(10)은 특히 도시되지 않은 기어 구동 장치의 구성 요소로서 사용되고, 상기 구동 휠(10)은 도 7에 부분적으로 도시된 하우징(1) 내로 삽입될 수 있으며, 상기 하우징(1)은 특히 플라스틱 사출 성형 부품으로서 형성되고 금속으로 이루어진 샤프트(2)를 포함한다.
물론, 샤프트(2)는 플라스틱으로 이루어질 수도 있다. 샤프트에 대한 플라스틱이 하우징(1)에 대한 플라스틱과 동일한 경우, 샤프트는 하우징(1)과 동시에 형성될 수 있다. 샤프트(2)와 하우징(1)에 대해 상이한 플라스틱이 사용되는 경우, 샤프트(2)는 예컨대 하우징(1)용 인서트로서 설계될 수 있다.
구동 휠(10)은 길이 방향 축선(11)을 갖고, 상기 축선(11)과 동심으로 허브 영역(12)이 배치된다. 허브 영역(12)은 구동 휠(10)을 하우징(1) 내의 샤프트(2) 상에 조립하거나 회전 가능하게 설치하기 위해, 허브 개구(13) 형태의 관통구를 포함한다. 허브 영역(12)은 길이 방향 축선(11)을 중심으로 반경 방향으로 배치된, 대략 디스크형 중간 영역(15)을 통해 기어 림 영역(17)에 일체로(monolithic) 연결되고, 허브 영역(12)은 중간 영역(15)의 평면으로부터 멀리 돌출한 슬리브형 연장부(14)를 포함한다. 기어 림 영역(17)은 허브 영역(12)으로부터 떨어져 있는 측면 상에 반경 방향 외부로 돌출한 톱니부(18)를 포함하고, 구동 휠(10)은 상기 톱니부(18)를 통해 적어도 간접적으로 기어 구동 장치의 도시되지 않은 전기 모터에 의해 구동될 수 있다. 기어 림 영역(17)의 횡단면은 적어도 실질적으로 직사각형이고, 톱니부(18)에 대향하는 기어 림 영역(17)의 벽(16)은 중간 영역(15)에 직접 연결된다.
중간 영역(15)은 반경 방향으로 허브 영역(12)으로부터 기어 림 영역(17)을 향해 줄어드는 벽 두께(s)를 갖는다, 즉, 중간 영역(15)은 허브 영역(12)과의 연결 지점에서 최대 벽 두께(s)를 갖고, 기어 림 영역(17)과의 연결 영역에서 최소 벽 두께(s)를 갖는다. 기어 림 영역(17)에 대한 중간 영역(15)의 연결은 기어 림 높이와 관련해서 기어 림 영역(17)의 중간 영역에서 이루어진다. 또한, 중간 영역(15)은 적어도 그 하나의 단부면(19)에, 바람직하게는 다른 단부면(20)에도, 길이 방향 축선(11)을 중심으로 균일한 각 간격으로 배치된, 허브 영역(12)과 기어 림 영역(17) 사이에 반경 방향으로 연장된 다수의 제 1 보강 리브(21)를 각각 포함한다. 제 1 보강 리브(21)의 높이(h)(도 2)는 반경 방향으로 허브 영역(12)으로부터 기어 림 영역(17)을 향해 커지므로, 제 1 보강 리브(21)는 기어 림 영역(17)의 상응하는 단부면과 동일 표면으로 끝난다.
제 1 보강 리브들(21) 사이에서 허브 영역(12) 내에는 각각 하나의 라운딩(23)이 형성되므로, 원주 방향으로 서로 연결되는 2개의 제 1 보강 리브(21)는 허브 영역(12)에서 서로 직접 이어지고 허브 영역(12)은 거기서 허브 영역(12)을 향해 커지는 강성을 갖는다. 또한, 2개의 제 1 보강 리브들(21) 사이에서 기어 림 영역(17)을 향한 측면 상에서 반경(22)은, 원주 방향으로 볼 때 2개의 제 1 보강 리브(21) 사이의 중앙에서 기어 림 영역(17)의 벽 두께(w)가 최소치를 갖도록 형성된다.
또한, 2개의 제 1 보강 리브(21) 사이의 중간 영역(15)의 적어도 하나의, 바람직하게는 2개의 단부면(19, 20)에, 2개의 제 2 보강 리브(25, 26)가 형성된다. 반경 방향으로 기어 림 영역(17)을 향해 커지는 높이를 가진 제 2 보강 리브들(25, 26)은 제 1 보강 리브들(21)에 대해 균일한 간격으로 배치되므로, 제 1 보강 리브(21)와 제 2 보강 리브(25, 26) 사이에는 원주 방향으로 볼 때 각각 동일한 간격들이 형성된다. 또한, 제 2 보강 리브들(25, 26)은 반경 방향으로 볼 때 허브 영역(12)까지 이르지 않고, 중간 영역(15)의 반경 방향으로 볼 때 대략 중간 영역(15)의 외부 1/3로부터 기어 림 영역(17)까지 연장된다.
하우징(1) 내의 샤프트(2) 상에 구동 휠(10)을 반경 방향으로 설치하기 위해, 구동 휠(10)은 길이 방향 축선(11)에 대해 동심으로 배치된 2개의 지지점(31, 32)을 갖는다(도 4). 2개의 지지점(31, 32)은 허브 개구(13)의 내벽에 배치되고, 길이 방향 축선(11)과 관련해서 축 방향으로 서로 이격된다. 또한, 구동 휠(10)은 축 방향 지지를 위해 사용되는 2개의 지지점(33, 34)을 갖고(도 5, 도 6), 상기 지지점들은 허브 영역(12)의 허브 개구(13)의 영역에 형성된다. 2개의 지지점(33, 34)은 길이 방향 축선(11)과 관련해서 볼 때 반경 방향 외부의 지지점(31)의 반경 방향 내부에서 연장한다.
또한, 도 5 및 도 6을 참고로 나타나는 바와 같이, 2개의 지지점(33, 34)은 길이 방향 축선(11)을 중심으로 링형으로 연장하는 (편평한) 면으로서 형성된다. 2개의 지지점(33, 34)은 도 7에 따라 샤프트(2)의 영역에 형성된 2개의 지지점(4, 5)과 상호 작용한다.
전술한 구동 휠(10)은 본 발명의 사상을 벗어나지 않으면서 다양한 방식으로 변형될 수 있다. 특히, 보강 리브들은 구동 휠(10)의 2개의 반경 방향 지지점이 동일한 반경을 갖는 구동 휠에도 형성될 수 있고, 일체로 서로 이어질 수 있다.
1 하우징
10; 100 구동 휠
11; 108 길이 방향 축선
12; 102 허브 영역
13 허브 개구
14; 103 연장부
15; 112 중간 영역
16 벽
17; 106 기어 림 영역
18; 105 톱니부
19, 20 단부면
21, 25, 26 보강 리브
33, 34; 121, 122 지지점

Claims (11)

  1. 삭제
  2. 삭제
  3. 삭제
  4. 기어 구동 장치용 구동 휠(10; 100)로서, 상기 구동 휠(10; 100)은 플라스틱으로 이루어지며, 사출 성형 방법으로 형성되고, 길이 방향 축선(11; 108)을 가지며, 상기 구동 휠(10; 100)은 상기 구동 휠(10; 100)의 지지를 위해 하우징(1) 내의 샤프트(2) 상에 형성되는 허브 개구(13; 102)를 가진 허브 영역(12; 102), 반경 방향 외부로 돌출한 톱니부(18; 105)를 가진 링형 기어 림 영역(17; 106), 상기 허브 영역(12; 102)과 상기 기어 림 영역(17; 106) 사이에 반경 방향으로 배치되는 실질적으로 디스크형인 중간 영역(15; 112)을 포함하고, 상기 구동 휠(10; 100)은 길이 방향 축선(11; 108)에 대해 동심으로 배치되는 반경 방향 지지를 위한 2개의 지지점(31, 32), 및 상기 길이 방향 축선(11; 108)의 방향으로 볼 때 서로 이격되는 축 방향 지지를 위한 2개의 지지점(33, 34; 121, 122)을 포함하고, 상기 허브 영역(12; 102)은 상기 길이 방향 축선(11; 108)의 방향으로 상기 중간 영역(15; 112)의 평면으로부터 상승한 연장부(14; 103)를 포함하는, 상기 구동 휠(10; 100)에 있어서,
    상기 기어 림 영역(17)은 횡단면으로 볼 때 직사각형 횡단면을 가지며, 상기 톱니부(18)에 반경 방향으로 반대 편에 있는 상기 횡단면의 측면에서 벽(16)에 의해 상기 중간 영역(15)에 직접 연결되고,
    상기 중간 영역(15)은 상기 길이 방향 축선(11)에 대해 수직으로 배치되는 적어도 하나의 단부면(19, 20)에, 상기 길이 방향 축선(11)을 중심으로 균일한 각 간격으로 배치되고 상기 허브 영역(12)과 상기 기어 림 영역(17) 사이에 반경 방향으로 연장되는 다수의 제 1 보강 리브(21)를 포함하고,
    상기 제 1 보강 리브(21)의 높이(h)는 하우징(1)을 향한 상기 구동 휠(10)의 단부면(19) 상의 상기 기어 림 영역(17)을 향해 증가하는 것을 특징으로 하는 구동 휠.
  5. 제 4 항에 있어서,
    상기 중간 영역(15)은 원추형 횡단면으로 형성되어서, 상기 허브 영역(12)을 향한 측면에서 상기 기어 림 영역(17)을 향한 측면에서보다 더 큰 벽 두께(s)를 갖는 것을 특징으로 하는 구동 휠.
  6. 삭제
  7. 삭제
  8. 제 4 항에 있어서,
    상기 제 1 보강 리브들(21) 사이에 각각 상기 기어 림 영역(17)에 연결되는 적어도 하나의 제 2 보강 리브(25, 26)가 배치되고, 원주 방향으로 상기 제 1 및 제 2 보강 리브들(21, 25, 26) 사이의 간격들은 동일한 크기이고, 상기 제 2 보강 리브들(25, 26)은 반경 방향으로 상기 허브 영역(12)까지 연장되지 않는 것을 특징으로 하는 구동 휠.
  9. 제 4 항에 있어서,
    상기 기어 림 영역(17)은 상기 톱니부(18)의 반대 편에 있는 측면에서 2개의 제 1 보강 리브(21) 사이에 반경(22)을 가진 벽을 포함하여서 상기 기어 림 영역(17)의 벽 두께(w)는 반경 방향으로 2개의 제 1 보강 리브(21) 사이에서 최소치를 갖는 것을 특징으로 하는 구동 휠.
  10. 제 4 항에 있어서,
    2개의 인접하게 배치되는 제 1 보강 리브(21)는 상기 허브 영역(12)에서 아치형 연결 섹션에 의해 접선 방향으로 서로 연결되고, 상기 제 1 보강 리브들은 상기 제 1 보강 리브들(21) 사이에서 접선 방향으로 배치되며 반경 방향으로 상기 허브 영역(12)까지 연장되지 않는 제 2 보강 리브들을 아치형으로 둘러싸는 것을 특징으로 하는 구동 휠.
  11. 제 4 항에 따라 형성된 구동 휠(10)을 수용하기 위한 하우징(1)을 포함하는 특히 자동차 내의 윈도우 리프트 구동을 위한 기어 구동 장치.
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