KR20000062746A - 파워 히스테리시스 모듈 - Google Patents
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Abstract
모듈(10)은 하우징(12)에 회전 가능하게 지지된 회전 부재(14, 62)의 선회시 파워 히스테리시스를 발생시키기 위해 사용된다. 적어도 하나의 스프링 부재(20)가 상기 회전 부재(14, 16)에 고정되며, 스프링 부재(20)의 자유 단부는 마찰 부재(18)를 통해 고정 배치된 마찰면(22)상에서 슬라이딩한다. 본 발명에 따라, 하우징(12)에 대한 회전 부재(14, 16)의 모든 각 위치에서 스프링 부재(22)의 반발력이 회전축을 중심으로 회전 부재(14, 16)에 대한 복원 모멘트를 야기시킨다. 이러한 모듈(10)은 컴팩트한 구조로 스프링 부재(20)에 의해 복원력 및 히스테리시스에 필요한 마찰력을 발생시킬 수 있다.
Description
본 발명은 마찰 부재를 통해 고정 배치된 마찰면상에서 슬라이딩하는 자유 단부를 가진 적어도 하나의 스프링 부재가 고정된, 하우징에 회전 가능하게 지지된 회전 부재의 선회시 파워 히스테리시스를 발생시키기 위한 모듈에 관한 것이다.
이러한 모듈은 지금까지 통상의 로프 인장 메커니즘에 의해 공지된 마찰력, 즉 회전 가능하게 지지된 부재의 선회시 파워 히스테리시스를 야기시키는 마찰력을 시뮬레이트함으로써, 조작자가 확실한 작동 특성을 얻기 위해, 예컨대 소위 "드라이브-바이-와이어"(Drive-by-Wire) 장치에 사용된다.
예컨대, 복잡한 기계적 구성으로 인해 제조 비용이 높고 작동 중에 고장이 잦은 독일 특허 출원 제 197 37 289.9호에 공지된 바와 같은 매우 복잡한 해결책과 더불어, 독일 특허 출원 제 198 48 091호에는 전술한 방식의 모듈이 공지되어 있다. 이러한 모듈은 풀-백(pull-back) 스프링을 갖춘 작동 부재에 부가로 배치되어, 소정 파워 히스테리시스를 발생시킨다. 따라서, 이러한 공지된 해결책에서는 히스테리시스 및 복원력을 발생시키기 위해 항상 2개의 분리된 스프링이 필요하다. 많은 수의 부품 및 그로 인해 야기되는 많은 조립 비용에 의해 제조 원가 높아진다.
본 발명의 목적은 적은 구조적 비용으로 회전 부재의 복원을 가능하게 하는 히스테리시스 발생 모듈을 제공하는 것이다.
도 1은 가속 페달을 가진 파워 히스테리시스 모듈의 단면도.
도 2는 도 1에 따른 모듈의 횡단면도.
도 3은 전부하 위치에서 도 1에 따른 모듈.
도 4는 여분으로 배치된 스프링 부재를 갖는, 도 1과 유사한 모듈의 횡단면도.
도 5는 마모 스토퍼를 갖는 파워 히스테리시스 모듈의 단면도.
도 6은 도 5에 따른 모듈의 횡단면도.
도 7은 가속 페달과 무관한 파워 히스테리시스 모듈의 횡단면도.
*도면의 주요 부분에 대한 부호의 설명*
12, 66: 하우징 14, 62: 회전 부재
16: 작동 부재 18, 46: 마찰 부재
20, 44: 스프링 부재 22: 마찰면
23, 42: 가이드 24: 회전 축
52, 56, 58: 스토퍼 64, 72: 샤프트
66: 하우징
상기 목적은 본 발명에 따라 하우징에 대한 회전 부재의 모든 각 위치에서 스프링 부재의 반발력이 회전축을 중심으로 회전 부재에 대한 복원 모멘트를 야기시키는, 모듈에 의해 달성된다.
본 발명에 따른 모듈은 스프링 부재가 한편으로는 회전축을 중심으로 필요한 복원 모멘트를 발생시키고 다른 한편으로는 마찰력을 발생시키기 위해 필요한, 마찰면에 대한 마찰 부재의 지지력을 야기시킨다는 장점을 갖는다. 저렴한 제조를 가능하게 하는 부품 감소와 더불어, 공간 필요가 지금까지 공지된, 파워 히스테리시스를 발생시키기 위한 모듈에 비해 감소된다. 복원 모멘트의 크기 및 발생된 마찰력에 대한 그것의 비는 스프링 부재의 상이한 초기 응력, 상이한 구조 및/또는 마찰 쌍, 즉 마찰 부재/마찰면의 변동에 의해 얻어질 수 있다. 마찰력은 복원력 하에서 회전 모멘트의 복원 운동을 방해하지 않을 정도의 크기이다.
많은 용도에서, 복원 모멘트 및/또는 파워 히스테리시스가 회전 부재의 상대 회전각 위치에 따라 변동되는 것이 바람직하다. 바람직한 실시예에서, 이것은 변동하는 반경을 가진 마찰면이 회전축을 중심으로 휘어지게 배치됨으로써 간단히 이루어진다.
적합한 곡률에 의해, 변동하는 히스테리시스 성분을 가진 복원력의 감소 및 증가 특성 곡선이 얻어질 수 있다. 본 발명의 특히 간단한 실시예에서 하우징 윤곽은 마찰면을 형성한다.
본 발명의 바람직한 실시예에서, 회전 부재내의 마찰 부재가 가이드내에서 선형으로 이동 가능하게 안내된다. 가이드 궤도는 회전 축에 대해 일정한 간격을 두고 연장된 직선상에 놓인다.
가이드 궤도의 편심 배치는 마찰면에 대한 마찰 부재의 지지력의 반발력이 회전 축을 중심으로 복원 모멘트를 야기시키게 한다. 기본적으로 마찰 부재가 휘어진 가이드내에서 안내되는 것도 가능하다. 이 경우에는 회전 부재의 어떤 각 위치에서도 가이드 궤도의 탄젠트가 회전축과 교차해서는 안된다. 따라서, 마찰 부재의 가이드는 모든 회전각 위치에서 정확한 복원 모멘트 및 마찰면에 대한 마찰 부재의 정확한 지지를 위해 제공된다.
마찰 부재의 가이드는 예컨대 마찰 부재가 그것의 횡단면에 매칭된, 회전 부재내의 가이드 홀내에 배치됨으로써 이루어진다. 이로 인해, 마찰 부재의 매우 균일하고 마찰 없는 가이드가 이루어진다. 이러한 가이드는 마찰면에 대한 마찰 부재의 일정한 압착력을 보장한다.
본 발명의 또다른 바람직한 실시예에서는 마찰 부재가 가이드 홀내에서 비틀리지 않게 안내된다. 비틀림 없는 가이드는 예컨대 가이드 종방향으로 형성된 홈내에 배치된 노우즈에 의해 이루어질 수 있다. 가이드 홀의 타원형 또는 다각형 횡단면도 비틀림을 방지할 수 있지만, 제조 비용을 증가시킨다. 비틀림 없는 가이드가 마찰면에 대한 마찰 부재의 일정한 지지를 제공하므로, 마찰 파트너의 과도한 마모가 방지되고 작동 중에 마찰력이 거의 일정하게 유지된다.
본 발명의 또다른 바람직한 실시예에서, 스프링 부재는 마찰 부재의 가이드내에 놓인, 압축 하중을 받는 나사선 스프링이다.
특히 원통형 가이드 홀에서는 모듈의 매우 간단한 구성이 이루어지는데, 그 이유는 마찰 부재용 가이드 홀이 동시에 스프링 부재의 수용부를 형성할 수 있기 때문이다. 이러한 모듈은 조립도 매우 간단하다.
바람직하게는 2개의 스프링 부재가 여분으로 제공된다.
여분 시스템은 하나의 스프링 부재가 고장난 경우에도 충분히 큰 복원 모멘트를 제공함으로써 회전 부재가 그 휴지 위치로 되돌아 가게 하기 위해 제공된다. 이로 인해, 회전 부재와 결합된 작동 부재가 스프링의 파손 후에 작동 위치에 남아 있어서 잘못된 제어가 이루어지는 것이 방지된다. 이러한 작동 부재의 예는 자동차의 가속 페달이다. 가속 페달은 모든 상태에서 무부하 위치로 되돌아가야 하는데, 그 이유는 그렇치 않으면 부하 하의 엔진에 의해 위험한 상태가 발생할 수 있기 때문이다.
가속 페달 또는 그밖의 작동 부재는 직접 회전 부재에 장착되거나 형성될 수 있다. 특히, 부품의 수가 많은 경우 이러한 모듈은 매우 저렴하게 제조되는 실시예이다. 그러나, 하우징이 밀봉되고 작동 부재를 결합하기 위한 돌출 샤프트를 포함하는 것도 가능하다. 이러한 변형예는 여러 가지 작동 부재로 자유로이 조합될 수 있고, 폐쇄된 하우징에 의해 외부로부터 침투하는 오염물이 회전각 위치를 검출하기 위한 센서의 마찰면 또는 콘택 스트립상에 침착되지 않는다는 장점을 갖는다.
바람직하게는 마찰 부재가 스토퍼를 갖는다. 상기 스토퍼는 마찰 부재의 과도한 마모시 그것의 선회 궤도내로 돌출한 하우징측 스토퍼와 상호 작용한다. 이러한 스토퍼는, 장기간 작동 및 부족한 서비스로 인해 마찰 부재의 심한 마모가 생겨서, 마찰 부재의 마찰 라이닝이 완전히 마모되어 손상이 생기거나 또는 회전 부재에 작용하는 복원 모멘트가 허용되지 않을 정도로 릴리스된 스프링으로 인해 완벽한 복원이 더 이상 이루어지지 않을 정도로 감소되는 것을 막는다. 스토퍼에 의해 주어지는 제한은 스프링이 직접 스토퍼상에 지지됨으로써 필요한 최소 복원 모멘트가 보장되게 하기 위해 제공된다. 파워 히스테리시스가 무엇보다도 편안함 때문에 선택되므로, 안전성의 관점에서 허용되지 않는 마모시 히스테리시스 작용의 감소를 감수해야 한다. 파워 히스테리시스가 제한된 각 범위로만 요구될 때도 스토퍼가 바람직하다. 마찰면을 적합하게 형성하면, 스프링 부재가 일정한 각 범위에 걸쳐 스토퍼에 지지될 수 있는 한편, 부가의 각 범위에서는 마찰 부재가 스프링 부재의 부하 하에 마찰면에 지지된다.
바람직하게는 스토퍼가 지지 범위에서 회전 부재의 선회시 정지면 사이의 상대 운동을 일으키지 않는 위치에 배치된다. 이로 인해, 정지면 자체의 마모를 일으킬 수 있는 마찰 운동이 피해진다.
이하, 첨부한 도면을 참고로 본 발명의 실시예를 설명한다.
도 1은 파워 히스테리시스 모듈(10)을 도시한다. 파워 히스테리시스 모듈(10)은 하우징(12), 상기 하우징내에 선회 가능하게 지지된, 가속 페달 레버(16)를 가진 회전 부재(14), 그리고 상기 회전 부재(14)내에서 선형으로 이동 가능하게 안내된 2개의 마찰 부재(18)로 구성된다. 마찰 부재(18)는 마찰면(22)에 대한 2개의 나사선 스프링(20)의 부하 하에 하우징(12)의 내부면에 지지된다(도 2 참조). 마찰 부재(18) 및 나사선 스프링(20)은 가이드 홀(23)내에 배치되며, 상기 가이드 홀(23)의 편심 위치는 가속 페달(16)의 회전 부재(14)에 대한 필수적인 복원 모멘트를 위해 제공된다. 볼트(26)(도 2 참조)로 형성된 회전축(24)을 중심으로 하는 가속 페달(16)의 선회 가능성은 하우징 개구(28)에 의해 보장된다.
도 1에 도시된 가속 페달(16)의 무부하 위치에서, 회전 부재(14)는 하우징 (12)벽에 형성된 무부하 스토퍼(30)에 지지된다.
마찰면(22)은 하우징 커버(32)의 내부 윤곽에 의해 형성되며, 수직력(FN)에 의해 발생된 복원 모멘트가 마찰력(FR)에 의해 발생된 마찰 모멘트 보다 작아서, 가속 페달(16)이 항상 도 1에 도시된 무부하 위치로 되돌아 갈 수 있도록 배치된다. 마찰면(22)은, 회전 부재(14)가 전부하 스토퍼(34)에 지지되는, 도 3에 도시된 전부하 위치의 방향으로 가속 페달의 작동시 나사선 스프링(20)의 압축 및 그에 따라 수직력(FN)의 증가가 이루어지도록, 회전축(24)의 방향으로 휘어진다. 회전축(24)에 대한 마찰력(FR)의 작용 거리가 작아지기 때문에, 회전축(24)을 중심으로 작용하는 마찰 모멘트가 수직력에 의해 야기되는 복원 모멘트에 따라 변동되지 않는다. 마찰면(22)의 적합한 곡률에 의해, 무부하 스토퍼와 전부하 스토퍼 사이에서 가속 페달(16)의 소정 작동 특성이 얻어질 수 있다.
도 2의 횡단면에서 나타나는 바와 같이, 파워 히스테리시스 모듈(10)은 관련 마찰 부재(16)를 갖춘, 여분으로 나란히 배치된 2개의 나사선 스프링(20)을 포함한다. 상기 스프링(20)은 고장의 경우에 비상 작동 특성을 나타내며, 나사선 스프링(20)의 파손시에도 가속 페달(16)을 무부하 위치로 되돌려 보낸다.
파워 히스테리시스 모듈(40)의 또다른 실시예가 도 4에 도시된다. 이 모듈(40)에서 시스템의 리던던시는 서로의 내부에 또는 서로 나란히 가이드 홀(42)내에 조립된 2개의 나사선 스프링(44)에 의해 보장된다. 나사선 스프링(44)은 둘다 하나의 마찰 부재(46)에 작용한다. 히스테리시스 모듈(40)은 도 1 및 도 2에 도시된 파워 히스테리시스 모듈(10) 보다 컴팩트하게 형성되며 저렴하게 제조되는데, 그 이유는 단 하나의 마찰 부재(46)로도 작동되며 회전 부재(48)내에 단 하나의 가이드 홀(42)이 형성되면 되기 때문이다.
도 5 및 6은 기본적인 구성이 도 1 및 도 2에 따른 파워 히스테리시스 모듈(10)에 상응하는 파워 히스테리시스 모듈(50)의 또다른 실시예를 나타낸다.
2개의 마찰 부재(18)의 측면에 스토퍼(52)가 형성된다. 회전 부재(14)내의 측면 홈(54)은 가이드 홀(23)내에서 마찰 부재(18)의 변동 없는 이동 가능성을 보장한다. 하우징(12)의 측면 에지에는 스토퍼(56)가 형성된다. 스토퍼(56)는 복귀 방향으로 볼 때 스토퍼(52)의 운동 궤도내에 놓인다. 스토퍼(56)는 하우징 벽의 측면에 형성된 홈(58)의 상부 에지일 수 있다. 스토퍼 쌍(52, 56)은 마찰 부재(18)의 과도한 마모시 그것으로 인해 나사선 스프링(20)이 일정한 최대치 이상으로 릴리스되는 것을 방지한다. 이로 인해, 마찰 부재(18)의 마모시에도 최소 복원 모멘트가 보장된다. 히스테리시스 작용이 처음에는 무부하 위치의 영역에만 그리고 마모의 증가시에는 전부하 위치쪽으로 더 멀리 감소된다. 스토퍼(56)의 정지 에지(58)는 일정한 기울기로 스토퍼(52)의 선회 궤도에 배치됨으로써, 가속 페달(16)의 선회시, 스토퍼(52)가 정지 에지(58)에 지지되는 동안, 스토퍼(52)와 에지(58) 사이의 매우 적은 상대 운동만이 발생하므로, 그 마모가 피해진다.
도 7에 도시된, 파워 히스테리시스 모듈(60)의 실시예에서는 모듈이 가속 페달로 형성되지 않고, 회전 부재(62)가 샤프트(64) 위에서 폐쇄된 하우징(66)내에 회전 가능하게 지지된다. 오염물이 하우징내로 침투하는 것을 막는 시일(68)이 샤프트(64)와 하우징(66) 사이의 베어링 지점에 제공된다.
가속 페달(70)이 하우징(66)의 측면으로부터 돌출한 샤프트(64)의 단부(72)상에 놓인다. 페달 레버(70)는 모듈 하우징(74)내에 배치된다. 모듈 하우징(74)은 파워 히스테리시스 모듈(60)의 하우징(66) 측면에 배치되고 동시에 가속 페달 레버(70)용 무부하 스토퍼 및 전부하 스토퍼를 형성한다.
도 7에 도시된 파워 히스테리시스 모듈(60)은 작동 동안 히스테리시스 특성을 필요로 하는 그밖의 작동 부재와 쉽게 조합될 수 있다.
본 발명에 의해 적은 구조적 비용으로 회전 부재의 복원을 가능하게 하는 파워 히스테리시스 모듈이 제공된다.
Claims (14)
- 마찰 부재(18, 46)를 통해 고정 배치된 마찰면(22)상에서 슬라이딩하는 자유 단부를 가진 적어도 하나의 스프링 부재(20, 44)가 고정된, 하우징(12, 66)에 회전 가능하게 지지된 회전 부재(14, 62)의 선회시 파워 히스테리시스를 발생시키기 위한 모듈에 있어서, 하우징(12, 66)에 대한 회전 부재(14, 62)의 모든 각 위치에서 스프링 부재(20, 44)의 반발력이 회전축을 중심으로 회전 부재(14, 62)에 대한 복원 모멘트를 야기시키는 것을 특징으로 하는 모듈.
- 제 1항에 있어서, 변경 가능한 반경을 가진 마찰면(22)이 회전축을 중심으로 휘어져 배치되는 것을 특징으로 하는 모듈.
- 제 1항 또는 2항에 있어서, 하우징 윤곽이 마찰면(22)을 형성하는 것을 특징으로 하는 모듈.
- 제 1항 또는 2항에 있어서, 회전 부재(14, 62)내의 마찰 부재(18, 46)가 가이드(23, 42)내에서 선형으로 이동 가능하게 안내되며, 가이드 궤도가 회전축(24)에 대해 일정한 간격을 두고 연장된 직선상에 놓이는 것을 특징으로 하는 모듈.
- 제 4항에 있어서, 마찰 부재(18, 46)가 그것의 횡단면에 매칭된, 회전 부재(14, 62)내의 가이드 홀(23, 42)내에 배치되는 것을 특징으로 하는 모듈.
- 제 5항에 있어서, 마찰 부재(18, 46)가 비틀리지 않게 안내되는 것을 특징으로 하는 모듈.
- 제 4항에 있어서, 스프링 부재(20, 44)가 마찰 부재(18, 46)의 가이드(23, 42)내에 놓인, 압축 하중을 받는 나사선 스프링인 것을 특징으로 하는 모듈.
- 제 1항 또는 2항에 있어서, 2개의 스프링 부재(20, 44)가 여분으로 제공되는 것을 특징으로 하는 모듈.
- 제 1항 또는 2항에 있어서, 하우징(66)이 밀봉되고, 작동 부재(70)의 결합을 위한 돌출 샤프트(64, 72)를 포함하는 것을 특징으로 하는 모듈.
- 제 1항 또는 2항에 있어서, 작동 부재(16)가 회전 부재(14)에 장착되거나 또는 형성되는 것을 특징으로 하는 모듈.
- 제 10항에 있어서, 작동 부재가 자동차의 가속 페달(16)인 것을 특징으로 하는 모듈.
- 제 9항에 있어서, 회전 부재(14, 62)의 회전각 위치를 전기적으로 검출하기위한 센서가 제공되는 것을 특징으로 하는 모듈.
- 제 1항 또는 2항에 있어서, 마찰 부재가 스토퍼(52)를 가지며, 상기 스토퍼(52)는 마찰 부재(18)의 과도한 마모시 그것의 선회 궤도내로 돌출한 하우징측 스토퍼(56, 58)와 상호 작용하는 것을 특징으로 하는 모듈.
- 제 13항에 있어서, 스토퍼가 지지 범위에서 회전 부재(14)의 선회시 정지면 사이의 상대 운동을 일으키지 않는 위치에 배치되는 것을 특징으로 하는 모듈.
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