KR20060129460A

KR20060129460A - 회전 구동기

Info

Publication number: KR20060129460A
Application number: KR1020067018687A
Authority: KR
Inventors: 프란츠 슈벤데만
Original assignee: 로베르트 보쉬 게엠베하
Priority date: 2004-03-12
Filing date: 2005-02-01
Publication date: 2006-12-15
Also published as: JP4537446B2; CN1930758A; EP1728307B1; WO2005088808A1; EP1728307A1; DE102004012076A1; JP2007528189A; US20070186709A1

Abstract

특히 자동차 내 이동하는 부분의 조정을 위한 회전 구동기(10)는 하우징(12,13) 내에 장착된 회전자(14)를 포함하고, 상기 회전자의 적어도 한 단부면(42)은 축 방향으로 지지 부재(50)에 지지되고, 상기 지지 부재는 하우징(12,13)에 포지티브 결합 방식으로 고정되고, 이 경우 지지 부재(50)는 셀프 태핑하며 하우징(12, 13) 내로 회전 삽입할 수 있는 방사 방향(58) 릿지를 포함한다.

지지 부재, 절삭 에지, 셀프 태핑, 릿지

Description

회전 구동기{Rotation drive}

본 발명은 독립 청구항의 전제부에 따른 회전자용 지지 부재를 포함한 회전 구동기에 관한 것이다.

DE 31 505 72에는 아마추어 샤프트와 이를 지지하는 하우징 사이의 제조 공차가 조정 나사에 의해 제거되는 구동 유닛이 공지되어 있다. 이를 위해, 하우징은 내부 나사선을 포함하고, 상기 내부 나사선 내로 조정 나사가 외부 나사선에 의해 끼워진다. 아마추어 샤프트의 유격을 보상하기 위해, 정지면을 가진 조정 나사가 회전자 샤프트의 단부면에 대해 설정된 압착력으로 조여진다.

상기 장치의 경우, 하우징 및 조정 나사에 나사선을 제작하는 것이 비교적 복잡하다. 또한, 설정된 압착력의 설정 후에, 조정 나사를 상대 회전 불가능하게 고정하기 위한 추가 공정, 예를 들면 나사의 고정 접착 또는 추가 고정 소자의 장착이 필요하다.

독립 청구항 제 1 항의 특징을 가진 본 발명에 따른 장치는, 하우징의 지지 부재에 셀프 태핑 릿지가 형성됨으로써 상기 지지 부재가 하나의 단계에서 하우징의 보어 내에 고정될 수 있다는 장점을 갖는다. 이 경우 내부 나사선을 하우징부에 형성하는 것, 및 추가 단계에서 지지 부재를 추가 회전하여 고정하는 것도 생략된다. 따라서 단일 구성부분에 의해 유격이 없고 셀프 록킹 방식의, 그리고 높은 아마추어의 축 방향 힘도 지지하는 아마추어의 축 방향 조정이 가능하게 된다.

종속 청구항들에 제시된 조치를 통해 독립 청구항에 따른 장치의 바람직한 개선이 가능하다. 방사 방향 릿지들이 지지 부재의 실린더형 베이스 바디의 외부 가장자리에 배치된다면, 상기 릿지들이 베이스 바디를 둘러싸는 하우징부와 포지티브 결합을 한다. 릿지들의 방사 방향 길이의 선택에 의해, 릿지들과 하우징의 보어 사이의 중첩하는 직경의 범위가, 나타나는 아마추어의 축 방향 힘에 맞추어질 수 있다. 방사 방향 릿지들은 바람직하게는 실린더의 축에 대략 수직으로 배치된다. 조정 나사의 나사선에 대해서와는 달리, 릿지들은 그 둘레에 걸쳐 나사선 피치를 가지지 않는다. 이로써 축 방향 힘이 지지 부재 상에 영향을 미치는 경우 어떠한 원주 방향의 분력도 야기되지 않으므로, 상기 방사 방향 릿지들은 비틀림에 대해 확실히 방지된다. 또한, 바람직하지 않은 축 방향 변위가 삽입 회전 시 방지된다.

서로 접촉하지도 않고 중첩되지도 않는 방사 방향 릿지들이 각도 세그멘트로서 베이스 바디 둘레로 형성된다면, 상기 릿지들은 지지 부재의 조립을 위해 간단한 방식으로 하우징 코어의 상응하는 방사 방향 홈 내로 축 방향으로 삽입된다. 지지 부재가 릿지들의 각도 세그먼트의 양에 따른 각도 범위만큼(또는 조금 더 많이) 회전하는 경우, 릿지들은 그 방사 방향 홈들 사이에서 하우징부 재료 내로 절삭 삽입되고, 이를 통해 아마추어의 축 방향 지지가 달성된다.

지지 부재의 베이스 바디의 직경 및 지지 부재 상으로 작용하는 축 방향 힘의 크기에 따라, 베이스 바디에는 예를 들면, 2 개 또는 4 개의 -또는 3 개 이상의- 각각 반대편에 놓이는 릿지들이 둘레에 걸쳐 균일하게 분할되어 형성될 수 있다. 이를 위해 하우징에는 바람직하게는 콩팥 모양의 방사 방향 홈들이 릿지에 상응하는 개수로 형성되고, 상기 홈 내로 각각 릿지들은 조립을 위해 축 방향으로 삽입된다.

본 발명에 따른 회전 구동기의 다른 실시예에서, 지지 부재에는 방사 방향 릿지들이 축 방향으로 서로 분리되어 놓인 다수의 평면들 내에 배치되고, 상기 평면들은 실린더 축에 대해 거의 수직으로 연장된다. 이 경우 평면당 2개 또는 더 많은 방사 방향 릿지들이 다음 평면의 방사 방향 릿지들과 각각 동일한 각도 범위 내에 놓이므로, 다양한 평면들의 방사 방향 릿지들은 조립을 위해 각각 하우징의 동일한 방사 방향 홈 내로 축 방향으로 삽입될 수 있다.

하우징이 회전자 샤프트의 단부면의 영역 내에, 그 둘레에 부분적으로 방사 방향 홈들이 형성된 통과 보어를 포함하면, 지지 부재는 축 방향으로 설정된 압착력으로 통과 보어 내로 삽입될 수 있고, 회전자 샤프트의 단부면에 대해 가압 될 수 있다. 지지 부재를 소정의 각도 범위만큼 회전시키는 경우 셀프 태핑 릿지들과 하우징 사이에 포지티브 결합이 이뤄지고, 상기 결합은 지지 부재가 축 방향으로 변위되고 비틀리는 것을 방지한다.

회전 구동기의 하우징은 적어도 보어의 영역에서 플라스틱 또는 연질 금속으로 제작된다. 이로 인해 바람직하게는 경질 금속, 예를 들면 강으로 제작된 방사 방향 릿지들은 비교적 적은 회전력을 이용하여 인젝션 몰딩 하우징 또는 다이 캐스팅 하우징 내로 삽입된다.

방사 방향 릿지들은, 지지 부재의 회전시 하우징부에 접촉하는 그 에지에 날카로운 셀프 태핑 절삭 에지를 포함하는 것이 바람직하다. 상기 절삭 에지는 상응하는 홈을 하우징부 내에 커팅한다. 지지 부재가 작동 중에 재회전하는 것을 방지하기 위해, 제 1 밴드를 마주보는 추가 에지 내에 보호 영역이, 예를 들면 버(burr)형으로 형성되고, 상기 보호 영역은 지지 부재의 재회전 시 하우징의 커팅된 홈의 벽 내로 묻힌다.

또 다른 실시에에서 회전자, 특히 회전자 샤프트의 단부면은 볼형으로 형성되므로, 상기 단부면이 어느 정도의 반경을 가진다. 샤프트가 아치형의 상기 단부면을 통해 지지 부재의 평편한 정지 면에 지지되면, 회전자의 회전 작동에서 마찰이 현저하게 감소되므로 효율이 커진다.

지지 부재의 용이한 조립을 위해 상기 소자는 포지티브 결합 방식의 종동 소자를 포함하고, 상기 종동 소자는 지지 부재가 하우징 보어 내에서 회전하도록 조립 공구와 포지티브 결합 방식으로 상호 작용한다.

본 발명에 따른 장치의 다양한 실시예가 도면에서 도시되고, 하기의 상세한 설명으로 더 자세하게 설명된다.

도 1은 본 발명에 따른 지지 부재를 포함한 회전 구동기의 단면도이고,

도 2는 회전 구동기의 다른 실시예를 동일하게 도시하고,

도 3은 도 2의 회전 구동기의 Ⅲ의 정면도이고,

도 4는 조립되지 않은 상태에서 지지 부재의 다른 실시예를 도시한다.

도 1에는 회전 구동기(10)로서 전기 모터(10)가 도시되고, 상기 모터는 하우징(12) 내에 장착된 회전자(14)를 포함한다. 상기 하우징(12)은 예를 들면 하우징부(13)을 형성하는 폴 포트를 포함하고, 상기 폴 포트 내에는 전기 권선들(20)과 상호 작용하는 영구 자석(18)이 배치되고, 상기 권선들은 회전자(14)의 회전자 샤프트(22) 상에 배치된다. 또한 회전자 샤프트(22) 상에는 전기 권선들(20)의 정류를 위한 컬렉터(collector)(24)가 배치된다. 컬렉터(24)에는 하우징(12)에 배치된 브러쉬(26)를 통해 전류가 공급된다. 회전자 샤프트(22) 상에는 회전자 샤프트(22)를 적어도 방사 방향으로 지지하는 볼 베어링 또는 미끄럼 베어링(28)이 배치된다. 회전자 샤프트(22)의 한 단부(30)에는 웜(32)이 배치되고, 상기 웜은 웜 휠(34)과 맞물린다. 웜 휠(34)은 예를 들면 고정되어 있는 볼트(36) 상에 조립되고, 예를 들면 자동차 시트의 시트 부를 조정하는 구동 소자(38)와 연결된다. 웜(32)과 웜 휠(34) 사이의 치열 맞물림을 통해 힘이 전달되는 경우, 회전자 샤프트(22) 상에 축 방향 힘이 작용한다. 상기 힘은 전기 모터(10)의 회전 방향에 따라 도 1에서 상부 또는 하부를 향한다. 회전자(14)는 회전자 샤프트(22)의 2 개의 단부(30,31)에 단부면(42)들을 포함한다. 상기 단부면들은 회전자 샤프트(22)에 예를 들면 일체형으로 형성된다. 상기 단부면들은 예를 들면 재료 변형에 의해 반경(44)을 가진 아치형 스타팅 봉우리(ridge)로서도 형성된다. 회전자(14)의 한 단 부(31)는 하우징(12)의 내벽(46)에 바로 지지되고, 다른 단부(30)는 하우징에 고정된, 별도의 지지 부재(50)에 지지된다. 지지 부재(50)는, 구동기(10)를 통과 보어(52)를 통해 하우징(12) 내에 장착 후에, 축 방향으로 단부면(42)에 대해 가압되므로, 상기 단부면은 사전 설정 가능한 가압력(54) 하에 지지 부재(50)의 정지면(56)에 접촉한다. 이로 인해, 회전자 샤프트(22)와 다양한 하우징부들(13)로 구성된 하우징(12) 사이의 제조에 기인한 공차가 보상될 수 있다. 축 방향으로 고정하기 위해 지지 부재(50)는 베이스 바디(66)에 형성된 방사 방향 릿지(58)들을 포함하고, 상기 릿지들은 포지티브 결합 방식으로 보어(52)의 벽(60) 내로 끼워진다. 베이스 바디(66) 또는 회전자 샤프트(22)의 실린더 축(62)에 대해 거의 동심으로 배치된 방사 방향 릿지(58)들은 셀프 태핑 에지(64)를 포함하고, 방사 방향 릿지(58)들의 상기 에지는 하우징(12)의 재료 내로 커팅 삽입한다.

도 2에는, 회전자 샤프트(22)가 돔 베어링(dome bearing)에 의해 하우징(12) 내에 장착되는 전기 모터(10)의 추가 실시예가 확대 도시된다. 단지 개략적으로만 도시된 컬렉터(24)는 전기 권선들(22)과 폴 하우징(16) 하부의 단부 사이에 배치된다. 대안적인 실시예에서 전기 모터(10)는 전기적으로 정류될 수 있다. 회전자 샤프트(22)의 단부(30) 상에는 별도 구성부분으로서 구현되는 웜(32)이 상대 회전 불가능하게 고정되고, 상기 웜은 또한 웜 휠(34)(부분적으로만 도시됨)과 맞물린다. 웜(32)은 본 실시예에서는 캡(33)을 포함하고, 상기 캡에 회전자 샤프트(22)의 축 방향 단부(30)가 지지되므로, 웜(32)과 회전자 샤프트(22) 사이의 연결은 단지 토크만 수용해야 하고, 축 방향 힘은 수용할 필요가 없다. 웜(32)의 단부(70) 또는 캡(33)의 단부(70)에는 회전자(14)의 단부면(42)으로서 반경(44)을 가진 볼(71)이 배치되고, 상기 볼에 의해 회전자(14)는 지지 부재(50)의 정지면(56)에 지지된다. 따라서 웜(32)과 웜 휠(34) 사이의 힘 전달시 나타나는 축 방향 힘(40)이 -도 1의 실시예와 유사- 상기 2 개의 단부면들(42)에 의해 한편으로는 하우징(12)에 그리고 다른 한편으로는 지지 부재(50)의 설정 가능한 축 방향 정지면(56)에 지지된다. 셀프 태핑 방사 방향 릿지(58)들은 3개의 이격된 평면(73) 내에 배치되고, 상기 평면들은 실린더 축(62)에 대해 대략 수직으로 연장된다. 조정 나사의 나사선과는 달리, 방사 방향 릿지(58)들은 그 둘레(76)에 걸쳐 피치를 가지지 않는다. 셀프 태핑 방사 방향 릿지(58)들이 하우징부(13)의 벽(60) 내로 삽입 회전 시, 나선형의 나사선이 아니라 링 형의 별도 홈(78)이 생성되고, 상기 홈은 일정한 수직면을 가진 평면(74) 내에 놓인다. 지지 부재(50)는 실린더형 베이스 바디(66)를 포함하고, 상기 바디는 한 측면에서 하우징(12) 내의 통과 보어(52)를 폐쇄한다. 베이스 바디(66)의 외부 영역(82)에는 방사 방향 릿지(58)들이 바람직하게는 일체형으로 형성된다. 정지면(56)에 마주하는 측면(84)에는 지지 부재(50)가 종동 소자(86)를 포함하고, 상기 종동 소자 내로 포지티브 결합식으로 예를 들면 외부 다각형부가 삽입될 수 있고, 이로써 지지 부재(50)가 그 조립을 위해 일정 각도 범위만큼 회전될 수 있다.

도 3에는 Ⅲ의 도 2의 회전 구동기(10)가 도시된다. 하우징(12)은 예를 들면 기어 하우징(13)을 포함하고, 상기 기어 하우징은 플라스틱으로 사출 성형 방법에 의해 제작된다. 하우징부(13) 내에는 실린더 축(62) 방향으로 보어(52)가 배치 되고, 상기 보어는 다른 추가 방사 방향 홈(88)들을 하우징부(13) 내에서 포함한다. 실시예에서는 2 개의 홈들(88)은, 거의 90°의 각도 범위(90)에 걸쳐 연장되고, 2 개의 홈들(88) 사이에는 원주 방향으로 상응하는 각도 범위(92)가 배치되고, 상기 범위는 보어(52)의 내벽(60)을 형성하도록, 마주 놓인다. 지지 부재(50)의 조립을 위해, 상기 지지 부재의 방사 방향 릿지(58)들은 축 방향으로 방사 방향 홈(88)을 포함한 상기 보어(52) 내로 삽입되고, 상기 지지 부재는 가압력(54)으로 단부면(42)에 대해 가압된다. 조립하는 동안 회전자 샤프트(22)는 바람직하게는 수직으로 향하므로, 회전자(14)의 한 단부(31)는 그 자체 무게로 인해 지지 부재(50)에 마주 놓인 하우징(12)의 벽(46)에 접촉한다. 설정된 지지 부재(50)의 압착력(54)에 도달하면, 상기 지지 부재는 포지티브 결합 방식으로 종동 소자(86) 내로, 예를 들면 내부 다각형부 내로, 삽입하는 조립 공구에 의해 일정 각도 범위만큼 회전된다. 이때 방사 방향 릿지(58)들은 각도 범위(94)에 걸쳐 연장되고, 상기 각도 범위는 방사 방향 홈들(88)의 각도 범위보다 더 작으므로, 지지 부재(50)는 조립시 축 방향으로 보어(52) 내로 삽입 가능하다. 또한 방사 방향 릿지(58)들의 각도 범위(94)는 벽(60)의 각도 범위(92)보다 더 작으므로, 방사 방향 릿지(58)들이 조립 후에 완전히 벽(60)의 내부에 배치될 수 있다. 방사 방향 릿지(58)들이 다음 홈(88)에까지 완전히 회전되지 않으므로, 벽(60)의 일부는 보호 영역(96)을 형성하고, 상기 영역은 방사 방향 릿지(58)들을 통해 스토퍼를 형성하고, 상기 릿지들은 구동 소자(50)의 추가 회전을 저지한다.

도 4에는 하우징(12) 내로 조립되기 전 추가 실시예의 지지 부재(50)가 도시 된다. 지지 부재(50)는 방사 방향 릿지(58)들을 가진 3 개의 각도 범위(94)를 포함하고, 상기 릿지들 사이에서 베이스 바디(66)의 둘레(82)에 걸쳐 방사 방향 릿지(58)를 갖지 않은 적어도 정확히 상기 크기의 각도 범위가 배치된다. 조립을 위해, 지지 부재(50)는 조립-회전 방향(98)으로, 방사 방향 릿지(58)의 각도 범위(94)에 대략 상응하는 각도 범위만큼 회전한다. 방사 방향 릿지(58)들이 쉽게 벽(60) 내로 커팅 삽입되도록 하기 위해, 방사 방향 릿지(58)들은 셀프 태핑 에지(64)를 포함하고, 상기 에지는 조립시 회전 방향(98)으로 벽(60) 내에 놓이게 된다. 방사 방향 릿지(58)들의 원주 방향으로 마주보는 에지(100)는(회전 방향(98)의 반대로) 차단 소자(102)를 포함한다. 차단 소자(102)는 예를 들면 날카로운 에지의 버(burr)(102)로서 형성되고, 상기 버는 지지 부재(50)의 재회전시 작동 중에 하우징(12)의 재료에 클로방식으로 고정된다. 종동 소자(86)로서는 지지 부재(50)가 십자 슬릿(86)을 포함하고, 상기 슬릿 내로 상응하는 조립 공구가 포지티브 결합 방식으로 삽입되어 상기 지지부재를 회전 방향(98)으로 회전시킨다. 한 평면(74)에서 방사 방향 릿지(58)들의 개수는 2 개 또는 3 개로 제한되지 않고, 4 개 또는 더 많은 개수일 수 있다. 역시 절삭 에지(64 및 102)의 형태도 변형될 수 있고, 특히 방사 방향 릿지(58)들과 하우징 벽(60) 사이의 재료 조합에 따라 매칭될 수 있다(예를 들면 콩팥형(reniform)). 실질적으로 릿지(58)들은 하나의 평면(74) 내에서 실린더 축(62)에 대해 대략 수직으로 또는 정지면(56)에 대해 평행하게 배치된다.(그 둘레(76)에 피치 없이) 그 이유는 지지면 상으로 작용하는 축 방향 힘(40)이 지지 부재(50)의 회전 동작을 일으키지 않기 때문이다. 바람직하게 는 지지 부재(50)는 금속으로 형성되고, 정지면(56)은 수명을 늘리기 위해 경화된다.

모든 도면 및 상세한 설명에서 제시된 실시예들에 관련해서는 상호 조합이 가능하다. 특히 방사 방향 릿지(58)들 및 상응하는 홈(88)들의 개수 및 형태, 평면(74)의 개수, 그리고 상응하게 발생하는 축 방향 힘(40)이 변경될 수 있다. 또한 단부면(42)은 볼 형태로 휘어진 평면으로 제한되지 않고, 회전자(14)의 임의의 스타팅면 또는 상기 회전자의 회전자 샤프트(22)일 수 있다. 회전자 샤프트(22) 상에는 웜(32)을 대신하여 예를 들면 직선 또는 곡선의 외부 치열을 가진 스퍼 기어(Spur gear)와 같은 다른 기어 부품이 배치될 수 있고, 그 축 방향 단부(30)는 회전자 샤프트의 지지를 위해 캡(33)을 포함할 수 있다. 지지 부재(50)는 기어 하우징(12) 또는 폴 포트(16)의 단부에 선택적으로 배치될 수 있다. 이러한 발명에 따른 유격이 없고 셀프 록킹 방식의 아마추어 축 방향 조정은 자동차 내 액추에이터에 사용하기에 특히 적합하나, 상기 용도에만 제한되지는 않는다.

Claims

특히 자동차 내 가동 부분의 조정을 위한 회전 구동기(10)는

하우징(12,13) 내에 장착된 회전자(14)를 포함하고,

상기 회전자의 적어도 하나의 단부면(42)은 축 방향으로 지지 부재(50)에 지지되고,

상기 지지 부재는 포지티브 결합 방식으로 상기 하우징(12,13)에 고정되는 구동기에 있어서,

상기 지지 부재(50)는 방사 방향 릿지(58)들을 포함하고, 상기 릿지들은 셀프 태핑 방식으로 상기 하우징(12,13) 내로 회전 삽입될 수 있는 것을 특징으로 하는 회전 구동기.
제 1 항에 있어서,

상기 지지 부재(50)는 실린더 축(62)을 포함하는 실린더형 베이스 바디(60) 를 포함하고, 상기 바디의 외부 둘레(82)에는 상기 릿지(58)들이 평면(74)들 내에서 상기 실린더 축(62)에 대해 대략 수직으로 배치되는 것을 특징으로 하는 회전 구동기.
제 1 항 또는 제 2 항에 있어서,

상기 릿지(58)들은 접선으로 이격되어 배치되고 전체 둘레(82)의 일부분인 각도 범위(94)를 걸쳐 연장되는 것을 특징으로 하는 회전 구동기.
제 1 항 내지 제 3 항 중 어느 한 항에 있어서,

상기 둘레(82)에 걸쳐 2 개, 3 개 또는 4 개의 릿지(58)들이, 특히 방사 방향으로 서로 마주보는 2 개의 릿지(58)들이 배치되는 것을 특징으로 하는 회전 구동기.
제 1 항 내지 제 4 항 중 어느 한 항에 있어서,

상기 릿지(58)들이 축 방향으로 이격된 다수의 평면(74)들 내에 배치되는 것을 특징으로 하는 회전 구동기.
제 1 항 내지 제 5 항 중 어느 한 항에 있어서,

상기 하우징(12,13)은 방사 방향 홈(88)들을 포함한 통과 보어(52)를 포함하고, 상기 홈 내로 상기 지지 부재의 상기 릿지(58)들이 그 조립을 위해 축 방향으로 삽입될 수 있는 것을 특징으로 하는 회전 구동기.
제 1 항 내지 제 6 항 중 어느 한 항에 있어서,

상기 하우징(12,13)은 상기 지지 부재(50)를 위한 고정 영역(60)을 포함하고, 상기 영역은 연질 소재, 예를 들면 알루미늄, 마그네슘 또는 아연과 같은 경금속 또는 플라스틱으로 릿지로서 제작되는 것을 특징으로 하는 회전 구동기.
제 1 항 내지 제 7 항 중 어느 한 항에 있어서,

상기 릿지(58)는 제 1 날카로운 절삭 에지(64)를 포함하고, 상기 에지는 조립 방향(98)으로 회전시 상기 하우징(12, 13) 내로 커팅 삽입되고, 상기 릿지(58)들은 특히 버를 가진 차단 소자(102)를 포함하고, 상기 차단 소자는 상기 조립 방향(98)과 반대로 회전 시 상기 하우징(12,13) 내에 클로방식으로 고정되는 것을 특징으로 하는 회전 구동기.
제 1 항 내지 제 8 항 중 어느 한 항에 있어서,

상기 회전자(14)의 단부면(42)이 상기 지지 부재(50)에 형성되는 편평한 정지면(56)에 접촉하는 반경(44)을 포함하는 것을 특징으로 하는 회전 구동기.
제 1 항 내지 제 9 항 중 어느 한 항에 있어서,

상기 지지 부재(50)는 상기 정지면(56)의 마주놓인 측면(84)에, 상기 지지 부재(50)의 조립시 토크의 전달을 위해 포지티브 결합 방식의 종동 소자(86), 예를 들면 내부 다각형부 또는 십자 슬릿을 포함하는 것을 특징으로 하는 회전 구동기.