KR102590305B1 - 볼 스크루 드라이브 - Google Patents

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KR102590305B1
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필리페 오트
라파엘 위트만
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섀플러 테크놀로지스 아게 운트 코. 카게
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Abstract

본 발명은, 2개의 스크루 구동부(3, 4), 즉, 리드 스크루(3) 및 스핀들 너트(4)를 포함하는 볼 스크루 드라이브에 관한 것으로, 상기 스크루 구동부(3, 4) 중 하나에 의해 형성된 홈(7) 내부에, 홈(7)의 바닥(15)과 편향 부재(6) 사이에 갭(16)이 형성되도록, 그리고 편향 부재(6)가 측방 접촉면들(17)에 의해 홈(7)의 바로 옆으로 스크루 구동부(3, 4)에 지지되도록, 볼(5)의 개별 편향을 위한 편향 부재(6)가 삽입된다.

Description

볼 스크루 드라이브
본 발명은, 청구항 1의 전제부에 따른, 클러치 릴리스 시스템 내에서 사용하기에 적합한 볼 스크루 드라이브에 관한 것이다.
이와 같은 볼 스크루 드라이브는 예컨대 DE 10 2014 213 411 A1호로부터 공지되어 있다. 자동차의 릴리스 시스템 내에 설치하기 위해 제공된 공지된 볼 스크루 드라이브는, 외부 프로파일을 갖는 스핀들 및 내부 프로파일을 갖는 볼 스크루 너트, 즉, 스핀들 너트를 포함하며, 이 경우 언급한 프로파일들 사이에서 볼이 롤링 바디로서 구르고, 볼 스크루 너트의 내부 프로파일은 고딕 양식의 프로파일로서 형성된다. 볼 스크루 드라이브 내에서 롤링 바디를 편향시키기 위해, 별도의 부품으로서 형성된 편향부가 존재한다.
볼 스크루 드라이브를 구비한 또 다른 클러치 릴리스 시스템은 DE 102 16 136 A1호에 개시되어 있다. 여기서는 볼 편향이 편향 캡의 도움으로 실현된다.
EP 1 490 609 B1호에 개시된, 편향 부재들을 갖는 볼 스크루 드라이브는 무엇보다 자동차 조향부에서 사용하기에 적합하다. 편향 부재들은 열가소성 플라스틱으로 제조된다.
일반적으로, 볼 스크루 드라이브는, 일 스크루 구동부의 회전, 다시 말해 리드 스크루 또는 스핀들 너트의 회전을 타측 스크루 구동부의 선형 운동으로 변환하는 역할을 한다. 볼 스크루 드라이브의 설계에 따라, 선형 운동이 스크루 구동부들 중 일측 스크루 구동부의 회전으로 변환될 수도 있다.
본 발명의 과제는, 특히 제조 기술적인 양태들 하에서, 언급한 종래 기술에 비해, 개별 편향부를 갖는 볼 스크루 드라이브를 개선하는 것이며, 이 경우 대량 생산의 조건하에서도 제품 파라미터들의 편차는 매우 적어야 한다.
상기 과제는, 본 발명에 따라 청구항 1의 특징들을 갖는 볼 스크루 드라이브에 의해 해결된다. 이 볼 스크루 드라이브는, 본래 공지된 기본 컨셉에서 2개의 스크루 구동부, 즉, 리드 스크루 및 스핀들 너트를 포함하며, 이 경우 스크루 구동부들 중 일측 내에는 볼 스크루 드라이브의 롤링 바디, 다시 말해 볼들의 개별 편향을 위한 하나 이상의 편향 부재가 삽입된다. 본 발명에 따라 편향 부재는, 홈의 바닥과 편향 부재 사이에 갭이 존재하도록, 다시 말해 편향 부재가 홈의 바닥에 지지되지 않는 방식으로, 스크루 구동부들 중 일측 스크루 구동부 내에 형성된 홈 내에 삽입된다. 오히려, 편향 부재는 측방으로 홈을 넘어 돌출하는 접촉면들에 의해 스크루 구동부 상에 지지된다. 이 접촉면들은, 홈의 바닥에 대해 적어도 거의 평행하게 정렬되어 있는 편향 부재의 표면 섹션이다.
편향 부재의 접촉면이 지지되는, 스크루 구동부에 의해 이미 설정된 표면은, 볼 스크루 드라이브의 볼들을 위한 스크루 구동부의 궤도에 의해 형성되거나 이와 같은 궤도에 인접한다. 스크루 구동부의 궤도 상에, 또는 이 궤도에 접하는 스크루 구동부의 표면 섹션 상에 편향 부재가 지지됨으로써, 특히 궤도로부터 편향 부재로의 볼의 전달과 관련하여 매우 높은 기계적 세차 운동(precession)이 달성될 수 있는 것으로 밝혀졌다. 편향 부재가 리드 스크루와 연결되어 있으면, 편향 부재는 리드 스크루의 외부 둘레에 지지된다. 편향 부재가 스핀들 너트에 연결되어 있는 경우에는, 편향 부재가 스핀들 너트의 내부 둘레에 지지된다.
스크루 구동부의 궤도로부터 편향 부재 내로의 볼들의 유입을 위해, 바람직한 실시예에서 편향 부재는 측방으로 홈을 넘어 돌출하고 스크루 구동부의 접선 방향으로 연장되는 2개의 편향 러그를 구비한다. 상기 편향 러그는 편향 부재의 필수 구성 부품이다. 편향 러그의 존재와 무관하게, 편향 부재는 플라스틱 사출 성형 방법으로 능률적으로 제조될 수 있으며, 이 경우 간단한 이형 가능성(demoldability)이 제공된다.
가능한 일 실시예에 따르면, 일측 스크루 구동부의 홈 내로 삽입된 편향 부재가 상부면, 다시 말해 홈의 바닥에 마주 놓인 표면을 구비하며, 이 표면은 타측 스크루 구동부의 스크루에 대해 상보적인 윤곽을 갖는다. 상부면의 윤곽은, 편향 부재의 상부면과, 스크루 드라이브의 볼들을 위한 궤도를 제공하는 타측 스크루 구동부의 스크루 사이에 갭이 유지되도록 형성되며, 스크루 구동부의 반경 방향으로 측정된 상기 갭의 폭은 홈 내에 삽입되어 있는 편향 부재의 삽입 깊이보다 작다. 이와 같은 방식으로, 편향 부재가 명기된 방식으로, 다시 말해 접촉면이 스크루 구동부에 접촉한 상태에서 홈 내로 삽입되어 있는 한, 편향 부재에 의해서는 스크루 구동부들 사이에서 마찰이 전혀 발생하지 않거나, 윤활제와 상호 작용하여 극도로 작은 마찰만이 발생하는 점이 보장된다. 편향 부재가 예를 들어 원심력 및/또는 진동에 의해서 홈으로부터 부분적으로 분리되면, 이는 결과적으로 스크루 구동부들 사이의 마찰을 약간 증가시키기는 하지만, 편향 부재가 홈으로부터 완전히 분리되는 상황은 방지되기 때문에, 편향 부재의 기능은 그대로 유지된다. 또한, 일측 스크루 구동부 내로 삽입된 편향 부재의 상부면과 타측 스크루 구동부의 나사형 롤링 바디 궤도 사이의 갭이 작게 치수 설계됨으로써, 윤활제, 특히 그리스(grease)를 보유하는 효과가 제공된다.
한 바람직한 개선예에 따르면, 편향 부재는 접촉면에 추가하여 정지면을 구비하며, 이 정지면은 접촉면에 대해 수직으로 정렬되고, 타측 스크루 구동부와의 상호 작용을 위해 제공된다. 이 경우, 정지부는, 편향 부재와 타측 스크루 구동부 또는 타측 스크루 구동부와 연결된 일 요소 사이에 제공된다. 편향 부재가 타측 스크루 구동부 상에 고정되어 있는 밀봉부에서 정지하면, 스크루 구동부들 사이에 매우 부드러운 충돌이 구현된다. 스크루 구동부들 중 하나와 연결된 편향 부재가 어느 지점에서 타측 스크루 구동부에 또는 타측 스크루 구동부와 연결된 일 구성 요소에 부딪치는지와 무관하게, 볼 스크루 드라이브는 한쪽 단부면에 또는 양측 단부면 모두에 편향 부재에 의해 형성된 축방향 정지부를 구비할 수 있다.
스크루 구동부의 홈 내에서 편향 부재의 매우 정확한 위치 설정은, 편향 부재의 측방 접촉면들과 홈 내부에 맞물리는 편향 부재의 중앙 섹션 사이에 형성된 그루브 형상의 리세스에 의해 용이해진다.
편향 부재가 삽입되어 있는 스크루 구동부는 볼 스크루 드라이브의 리드 스크루 또는 스핀들 너트일 수 있다. 두 가지 경우 모두, 각각 하나의 편향 부재를 갖는 복수의 개별 편향부가 볼 스크루 드라이브의 축방향으로 연속으로 배열될 수 있다.
이하에서는, 도면을 참조하여 본 발명의 복수의 실시예를 더욱 상세히 설명한다.
도 1은 클러치 릴리스 시스템의 부분으로서의 볼 스크루를 도시한 도면이다.
도 2 및 도 3은 도 1에 따른 어셈블리의 상세도이다.
도 4는 볼 스크루 드라이브의 대안적인 일 실시예를 도시한 도면이다.
도 5는 도 4에 따른 어셈블리의 상세도이다.
도 6은 클러치 릴리스 시스템 내에 있는 볼 스크루 드라이브의 또 다른 일 실시예를 도시한 도면이다.
도 7은 도 6에 따른 어셈블리의 상세도이다.
달리 명시되지 않는 한, 이하의 설명은 전체 실시예에 관련된다. 모든 도면에서, 서로 상응하거나 원칙적으로 동일한 작용을 하는 부분들은 동일한 참조 부호로 표시되어 있다.
도 1, 도 4 및 도 6의 다양한 변형예들에 도시되어 있는 클러치 릴리스 장치(1)는 중앙 릴리서로서 형성되어 있고, 자동차의 하이브리드 모듈 내에서 사용될 수 있다. 클러치 릴리스 장치(1)는, 2개의 스크루 구동부(3, 4), 즉, 리드 스크루(3) 및 스핀들 너트(4)를 포함하는 볼 스크루 드라이브(2)와 함께 동작한다. 스크루 구동부들(3, 4) 사이에서는 롤링 바디(5)로서의 볼이 구른다. 볼 스크루 드라이브(2)는 단일 편향부를 갖는 스크루 드라이브로서 형성되며, 이 경우 볼(5)의 편향을 위해 편향 부재(6)가 제공되고, 이 편향 부재(6)는 리드 스크루(3)의 외부 둘레에 형성된 홈(7) 내로 삽입된다. 리드 스크루(3)는, 복렬 볼 베어링으로서 구성된 롤링 베어링(8)의 도움으로 회전 가능하게 장착되어 있다. 리드 스크루(3) 상에서 스핀들 너트(4)가 비틀림 방지 방식으로 이동 가능하다. 스핀들 너트(4)는다시 클러치 릴리스 베어링(9)의 일 구성 요소를 형성하고, 상기 클러치 릴리스 베어링은 원리적으로 공지된 방식으로 앵귤러 콘택트 볼 베어링으로서 구성된다. "10"으로 표시된, 클러치 릴리스 베어링(9)의 회전 가능한 외부 링은, 도면에 도시되지 않은 마찰 클러치의 판 스프링의 작동을 위해 제공된 것이다.
볼 스크루 드라이브(2)의 롤링 바디(5)는 리드 스크루(3)의 궤도(12) 상에서 그리고 스핀들 너트(4)의 궤도(11) 상에서 구른다. 편향 부재(6)에 의해 궤도(12)가 단속되며, 이 경우 볼(5)은 편향 부재(6)의 도움으로 스핀들 너트(4)의 궤도(11) 밖으로 가이드되고, 다시 상기 스핀들 너트 내부로 일회전만큼 더 진입된다. 편향 부재(6)가 통과하는 동안, 볼(5)은 볼 스크루 드라이브(2)의 축방향으로 편향될 뿐만 아니라, 반경 방향 내부로도, 다시 말해 리드 스크루(3)의 회전축 방향으로도 비교적 약간 가이드된다. 편향 부재(6)는 사출 성형 방법으로 제조된 일체형 플라스틱 부재이다.
편향 부재(6) 내부에서는, 반경 방향 외부로 개방된 편향 채널(13)을 확인할 수 있으며, 이 편향 채널은 "14"로 표시된 편향 부재(6)의 중앙 섹션 내에 형성된다. 중앙 섹션(14)은, 홈(7) 내부에 맞물리는 편향 부재(6)의 섹션이다. 하지만, 중앙 섹션(14)은 "15"로 표시된 홈(7)의 바닥(15)에 지지되어 있지 않다. 오히려, 중앙 섹션(14)의 하부 면과 바닥(15) 사이에는 갭(16)이 형성되며, 볼 스크루 드라이브(2)의 반경 방향으로 측정된 상기 갭의 폭은 "Sp"로 표시되어 있다. 동일한 방향으로 측정된, 홈(7) 내에 삽입되어 있는 편향 부재(6)의 삽입 깊이가 "T"로 표시되어 있다. 삽입 깊이(T)는 갭 폭(Sp)의 수배에 달한다.
편향 부재(6)는, 리드 스크루(3) 상에 지지되어 있는 측방 접촉면들(17)이 형성되도록, 측방으로 홈(7)을 넘어 돌출한다. 반경 방향으로 편향 부재(6)의 위치 설정은, 리드 스크루(3)와 접촉면(17)의 접촉에 의해 정확하게 규정되어 있다. 이와 같은 정확한 위치 설정에 의해 특히, 볼(5)이 궤도(12)와 편향 채널(13) 간의 전이 시 단차부를 통과할 필요가 없는 점이 보장된다. 중앙 섹션(14)과 측방 접촉면들(17) 사이의 전이부에 형성되어 있는 그루브 형상의 리세스는 "18"로 표시되어 있다. 그루브 형상의 리세스(18)는 도 2에 따른 상세도에서만 확인할 수 있지만, 다른 실시예들에서도 존재한다.
도 3에서 확인할 수 있는, 볼(5)이 궤도(12)로부터 편향 채널(13)로 넘어갈 때 기능을 하는 편향 러그(19)에 대해서도 동일하게 적용된다. 각각의 편향 부재(6)에 2개 존재하는 편향 러그(19)는 궤도(12)의 접선 방향으로 홈(7)을 훨씬 넘어서 돌출하고, 볼(5)이 궤도(12)로부터 편향 채널(13)로 작은 가속력으로 부드럽게 넘어가도록 보장한다.
스핀들 너트(4) 쪽을 향하는 편향 부재(6)의 상부측에서는, "21"로 표시된 편향 부재(6)의 상부면(21)의 부분인 그루브 구조(20)를 확인할 수 있다. 편향 채널(13)에 인접한 그루브 구조(20)는, 스핀들 너트(4)의 나사 형상으로 감긴 궤도(11)에 대해 상보적으로 형성되어 있다. 상부면(21)과 스핀들 너트(4) 사이에 갭이 존재함으로써, 편향 부재(6)는 실제로 마찰의 영향 없이 스핀들 너트(4)에 대해 상대 운동이 가능하다. 스크루 구동부(3, 4)의 반경 방향으로 측정된 상기 갭의 폭은 삽입 깊이(T)보다 휠씬 더 작다.
볼 스크루 드라이브(2)의 정상적인 작동 시, 리드 스크루(3)와 스핀들 너트(4) 사이에 윤활유, 특히 그리스가 존재하며, 이 경우 밀봉부(22, 23)에 의해 스크루 구동부들(3, 4) 사이에 밀봉이 제공된다. 밀봉부(22, 23)는 각각 금속 코어(24)를 구비하고, 이 금속 코어는 탄성 중합체 요소(25)와 연결된다. 탄성 중합체 요소(25)에 의해 2개의 밀봉 립(26, 27)이 형성된다.
도 1 및 도 4에 따른 구조적 형상에서, 볼 스크루 드라이브(2)는, 편향 부재(6)가 밀봉부(23)에서 정지할 수 있도록 형성되며, 상기 밀봉부는 클러치 릴리스 베어링(9)의 외부 링(10)으로부터 먼 쪽을 향하는 스핀들 너트(4)의 단부면에 존재한다. 이 경우, 편향 부재(6)의 정지면(28)은 밀봉 립(26)과, 다시 말해 탄성 중합체 요소(25)의 일 섹션과 접촉한다.
유사한 방식으로, 도 6에 따른 구조적 형상에서는, 편향 부재(6)의 축방향 정지면(28)과 밀봉부(22) 사이의 접촉부의 형태로 볼 스크루 드라이브(2)의 축방향 정지부가 제공되어 있다. 스핀들 너트(4)와 상호 작용하는 편향 부재(6)의 축방향 정지 기능에 의해, 볼 스크루 드라이브(2)의 조립 시 이미 과회전을 예방하는 안전 조치가 제공되며, 이 경우 특히 볼(5)의 낙하가 방지된다.
1: 클러치 릴리스 장치
2: 볼 스크루 드라이브
3: 리드 스크루
4: 스핀들 너트
5: 롤링 바디, 볼
6: 편향 부재
7: 홈
8: 롤링 베어링
9: 클러치 릴리스 베어링
10: 외부 링
11: 스핀들 너트의 궤도
12: 리드 스크루의 궤도
13: 편향 채널
14: 중앙 섹션
15: 바닥
16: 갭
17: 접촉면
18: 그루브 형상의 리세스
19: 편향 러그
20: 그루브 구조
21: 상부면
22: 밀봉부
23: 밀봉부
24: 금속 코어
25: 탄성 중합체 요소
26: 밀봉 립
27: 밀봉 립
28: 정지면
Sp: 갭 폭
T: 삽입 깊이

Claims (8)

  1. 2개의 스크루 구동부(3, 4), 즉, 리드 스크루(3) 및 스핀들 너트(4)를 포함하며, 상기 스크루 구동부(3, 4) 중 하나 내에 볼들(5)의 개별 편향을 위한 하나 이상의 편향 부재(6)가 삽입되어 있는, 볼 스크루 드라이브에 있어서,
    상기 편향 부재(6)는 스크루 구동부(3, 4)에 의해 형성된 홈(7) 내부에, 상기 홈(7)의 바닥(15)과 편향 부재(6) 사이에 갭(16)이 형성되도록, 그리고 편향 부재(6)가 측방 접촉면들(17)에 의해 홈(7)의 바로 옆으로 스크루 구동부(3, 4)에 지지되도록, 삽입되어 있고,
    일측 스크루 구동부(3, 4)의 홈(7) 내부로 삽입된 편향 부재(6)가 상부면(21)을 구비하고, 상기 상부면은 타측 스크루 구동부(4, 3)의 스크루에 대해 상보적으로 형성되어 있고,
    편향 부재(6)의 상부면(21)과 타측 스크루 구동부(4, 3)의 스크루 사이에 갭이 형성되며, 스크루 구동부(3, 4)의 반경 방향으로 측정된 편향 부재(6)의 상부면(21)과 타측 스크루 구동부(4, 3)의 스크루 사이의 상기 갭의 폭은 홈(7) 내에 삽입된 편향 부재(6)의 삽입 깊이(T)보다 작고,
    편향 부재(6)의 상부면(21)은 그루브 구조(20)를 포함하고, 그루브 구조(20)는 스핀들 너트(4)의 나사 형상으로 감긴 궤도(11)에 대해 상보적으로 형성되어 있는 것을 특징으로 하는, 볼 스크루 드라이브.
  2. 제1항에 있어서, 편향 부재(6)는, 홈(7)을 넘어 돌출하고 스크루 구동부(3, 4)의 접선 방향으로 연장되는 2개의 편향 러그(19)를 구비하는 것을 특징으로 하는, 볼 스크루 드라이브.
  3. 삭제
  4. 삭제
  5. 제1항 또는 제2항에 있어서, 스크루 구동부 중 일측 스크루 구동부(3, 4) 내에 삽입된 편향 부재(6)의 접촉면(17)에 대해 수직으로 정렬된 편향 부재(6)의 접촉면(28)이, 타측 스크루 구동부(4, 3)와 상호 작용을 하도록 제공된 축방향 정지면으로서 형성되는 것을 특징으로 하는, 볼 스크루 드라이브.
  6. 제5항에 있어서, 접촉면(28)은, 타측 스크루 구동부(4, 3)에 고정된 밀봉부(22, 23)와 상호 작용하도록 제공되는 것을 특징으로 하는, 볼 스크루 드라이브.
  7. 제1항 또는 제2항에 있어서, 측방 접촉면(17)과 홈(7) 내부에 맞물리는 편향 부재(6)의 중앙 섹션(14) 사이에 형성된, 편향 부재(6)의 그루브 형상의 리세스(18)를 구비하는 것을 특징으로 하는, 볼 스크루 드라이브.
  8. 제1항 또는 제2항에 있어서, 편향 부재(6)가 리드 스크루(3) 내에 삽입되어 있는 것을 특징으로 하는, 볼 스크루 드라이브.
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