KR20100085997A - 기어 스테이지 - Google Patents

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KR20100085997A
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롤프 쉴러
베른트 보스만스
카르스텐 칼무스
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카이퍼 게엠베하 운트 코. 카게
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Abstract

본 발명은 마찰 휠 기어 스테이지로서 구현되는 특히 차량 시이트(3)의 기어 스테이지(10)에 관한 것으로서, 이는 하우징(5), 드라이브(12), 편심부(e) 만큼 드라이브(12)로부터 오프셋되도록 설정된 출력부(14), 및 드라이브 입력부(12) 및 출력부(14) 사이에서 힘을 전달하기 위한 하나 이상의 구(15) 또는 다른 구름 몸체를 포함한다. 본 발명에 따르면, 하우징(5)에 대한 편심부(e)의 위치는 공간적으로 고정된 방식으로 배열되고, 기어 스테이지는 적어도 두 개의 상이한 방향-의존성 및/또는 시프트 가능한 기어 비율을 포함한다.

Description

기어 스테이지 {GEAR STAGE}
본 발명은 청구항 제 1 항의 전제부의 특징을 가진 특히 차량 시이트의 기어 스테이지에 관한 것이다.
시이트 조절기를 위한 편심적 구동 드라이브에서, 구름 편심 스테이지로서 설계되고 톱니 형태의 기어 스테이지를 위한 회전하는 편심부를 생성하기 위한 중간 기어 스테이지 또는 드라이브 입력 요소로서 이용되는 기어 스테이지가 공지된다. 회전 편심부를 가진 제 2 기어 스테이지의 드라이브 입력부로서 작용하는 상기 유형의 공지된 기어 스테이지는 도 14에서 도시된다.
이러한 구름 편심 스테이지의 기대되는 성질, 특히 낮은 소음 레벨 및 높은 효율을 가진 1.5 내지 7의 범위의 변속비(transmission ratio)이 실제적으로 구현되었고, 이러한 개념은 그럼에도 불구하고 비교적 높은 수준의 지출로 보상될 수 있는 단점을 갖는다. 링 기어에서 톱니 형태의 피니언의 정밀하고 균일한 구름을 위해 필요한 편심부, 편심부의 크기는 가능한 정확하게 일정하게 유지되어야 하고, 예를 들어 드라이브 볼과 같은 상이한 기하구조, 도 14에서 윗방향으로 피니언을 푸쉬하는 예를 들어 지지 볼에 의해 최소 제한, 그리고 드라이브 입력부 및 드라이브 출력부 사이의 스러스트(thrust) 베어링에 의해 또는 피니언 보어에서의 드라이브 출력부 볼트에 의해 톱니에 의해 상기 이동의 최대 제한의 조합으로부터 공지된 해법에서 나타난다. 전체적으로 편심부를 형성하는 비교적 다수의 구성요소가 시스템을 초래하고, 이 시스템은 고장에 대해 매우 민감하고 영향받기 쉬우며, 허용한계, 로드-의존성 변형 및 내부 응력의 결과로서 대량 조건 하에서 가정적으로 높은 수준의 지출로만 좋은 품질 레벨에 도달할 수 있다.
추가적인 단점으로서, 상기 유형의 구름 편심은 단일 피니언과 함께(도 14에서 도시된 것처럼) 그리고 일 평면에서 작동하는 드라이브 입력부 요소로서 효과적으로 그리고 간단하게 형성될 수 있지만, 전체적인 드라이브 출력부 토크에 비례하는 반경 방향 베어링 힘은 빠른 회전 속도로 회전하는 로터 베어링에 의해 직접적으로 그리고 전체적으로 흡수되어야 하고, 증가하는 로딩과 함께 증가하는 전력 손실에 도달하며 따라서 비교적 높은 작동 로드 하에서 효율이 떨어진다. 반대로, 둘 또는 이상적으로 세 개의 피니언이 공지된 방식으로 서로 위 아래로 평면에서 배열된다면, 이후 반경 방향 힘이 서로 지지할 수 있지만 도시된 설계에서 이는 서로 위 아래로 동일한 스테이지의 단순한 배열에 의해 가능하지는 아니하며, 이는 개입된 구성요소의 작은 기하학적 차이가 근본적으로 상이한 변속비를 유도하고 따라서 작동의 확장된 주기 동안 서로에 대해 기어 스테이지의 위상 오프셋 및/또는 힘이 가해진 동시성의 경우에 응력, 그리고 따라서 손실을 유도하기 때문이다.
본 발명은 도입부에서 구체화된 유형의 기어 스테이지를 향상시키는 목적에 기초하고 있다. 상기 목적은 청구항 제 1 항의 특징부를 가진 기어 스테이지에 의해 본 발명에 따라 얻어진다. 종속항들은 유리한 개선에 관한 것이다.
드라이브 입력부 및 드라이브 출력부는 서로 평행하며 편심부 만큼 서로에 대해 오프셋되어 있는 축 주위로 회전 가능하다. 드라이브 입력부 및 드라이브 출력부는 공간적 관점에서 서로 안과 밖으로(둥우리 형태로(nested)) 배열되고, 서로를 향하는 표면에 의해 작용한다. 여기서, 드라이브 입력부는 드라이브 출력부 내에 배열될 수 있고(이후 드라이브 입력부는 외부 콘투어에 의해 작용하고 드라이브 출력부는 내부 콘투어에 의해 작용한다), 또는 이 상황은 정확하게 반대로 될 수 있다. 볼 또는 다른 구름 몸체는 드라이브 입력부 및 드라이브 출력부 사이에 형성된(편심부 때문에) 웨지 갭에 배열되고, 웨지 갭 안에서 이동할 수 있으며 특히 웨지 갭 안으로 그리고 밖으로 이동할 수 있고, 상기 이동은 일반적으로 드라이브 입력부 및 드라이브 출력부의 축에 대해 수직한 평면에서 일어난다.
공통 하우징에서 드라이브 입력부 및 드라이브 출력부의 공간적으로 고정된 장착에 의해 바람직하게 이루어진 공간적으로 고정된 노이즈의 생성의 관점에서 중요한 상기 기어 스테이지에서 하우징에 대해 편심의 위치 덕택에, 힘 접촉의 위치가 공간적으로 고정된다. 편심부의 크기 및 방향의 극히 정밀한 형성으로, 로드 상태에서 주기적인 변화의 결과로 정확하게 회전 동안 편심부의 정도가 포지티브로 고정되고, 소음 및 진동의 생성은 안정적인 전체적인 작동 성질에 의해 방지된다. 웨지 갭에서 볼(또는 다른 구름 몸체)의 이용, 서로에 대해 이러한 구성요소들의 정밀하고 자유로운 이동 장착, 그리고 서로에 대해 드라이브 입력부 및 드라이브 출력부 사이의 편심부의 이러한 고정 위치로, 먼저 높은 변속비가 높은 레벨의 효율로 얻어지고, 다음으로 개별적인 토크에 대해 비례하는 반경 방향 힘이 로트 상에 프리로드(preload)로서 인가되며, 이는 작동 동안 소음을 최소화한다.
본 발명에 따른 기어 스테이지는 공지된 기어 스테이지와 동일한 기본 원리에 기초한다. 따라서, 변속비는 예를 들어 그 안에서 볼이 회전하는 그루브에 의해, 드라이브 입력부 및/또는 드라이브 출력부 상의 콘투어에 의해 설정될 수 있다. 그러나, 본 발명에 따른 기어 스테이지는 변속비, 효율 및 소음 없음에 대하여 성질을 향상시키고, 원하는 대로 항상 로터를 프리로드하며, 이에 의해 설명된 단점들, 특히 낮은 질량의 로터를 가진 EC 드라이브에서의 소음 생성, 그리고 큰 스텝-다운 비를 가진 단일-스테이지 차등 기어의 낮은 효율을 제거한다. 기본 원리뿐만 아니라, 다수의 가능한 보조 기능 및 보조 성질들이 얻어지는데, 이는 특히 시이트 드라이브 기술의 전체적인 내용에서 다수의 장점을 야기할 수 있는 클러치 기능에 대한 간단한 해법 및 변속비를 변화시키기 제어하기 위한 다양한 가능성들이 있다. 일 바람직한 드라이브 장치에서, 예를 들어 하나의 롤러, 바람직하게는 하나의 볼인 정확하게 하나의 구름 몸체가 제공되는 것이 바람직하고, 이에 의해 오버디터미네이션(overdetermination)을 피한다. 오직 하나의 드라이브 장치만이 필요하다면, 이후 오직 단일 볼 또는 단일 다른 구름 몸체가 필요하다.
기본적으로 유사하게 보이는 기어 스테이지가 FR 601 616호로부터 공지되어 있지만, 전체 원주에 걸쳐 분포된 구름 몸체는 작동 동안 회전하는 웹 상의 플래닛(planets)으로서 장착되고, 이에 의해 편심이 회전한다.
본 발명에 따른 기어 스테이지는 차량 시이트를 위한 구동 드라이브, 예를 들어 의자 등받이 기울기 조절기, 높이 조절기, 또는 기울기 조절기에서 이용되는 것이 바람직하다. 액츄에이팅 드라이브는 본 발명에 따른 드라이브 모터 및 기어 스테이지를 포함하고, 내재적으로 이동 가능한 시이트 구조의 구성 부품을 형성하는 DE 10 2004 019 466 B4호에서 개시된 것과 같은 로드-흡수 기어링을 구동시킨다. 이러한 액츄에이팅 드라이브는 적절하게 제 2 기어 스테이지 또는 추가적인 기어 스테이지를 가질 수 있고, 이러한 기어 스테이지는 본 발명에 따른 제 1 기어 스테이지의 하류에 그리고 로드-흡수 기어링의 상류에 위치한다. 로드-흡수 기어링은 회전 이동 또는 선형 이동을 수행할 수 있거나 또는 두 이동 모두의 중첩을 수행할 수 있다. 또한, 액츄에이팅 드라이브는 액츄에이터를 드라이브하도록 설계될 수 있고, 예를 들어 언로킹을 위한 케이블을 감는 케이블 드럼을 회전시킨다. 차량 시이트의 외부의 이용은 또한 예를 들어 윈도우 리프터(lifter) 및 조정 가능한 거울에서 고안 가능하다.
이하에서, 본 발명은 추가 및 개조와 함께 도면에서 도시된 예시적 실시예에 기초하여 더욱 자세하게 설명된다.
도 1은 오직 하나의 볼을 가진 제 1 기어 스테이지를 통한 단면도를 도시하고, 외부 우측편에 명확성을 목적으로 반경 방향 로드 다이어그램(radial load diagram)을 도시한다.
도 2는 드라이브 모터, 제 1 기어 스테이지 및 제 2 기어 스테이지를 구비한 액츄에이팅 드라이브를 통한 종방향 단면을 도시한다.
도 3은 제 1 기어 스테이지의 드라이브 출력부로서 그리고 제 2 기어 스테이지의 드라이브 입력부 샤프트로서 작용하는 슬리브를 통한 종방향 단면을 도시한다.
도 4는 압력-인가 요소(pressure-exerting element)로서 나선형 압축 스프링을 구비한 제 1 기어 스테이지를 통한 단면을 도시한다.
도 5는 압력-인가 요소로서 판 스프링(leaf spring)을 구비한 제 1 기어 스테이지를 통한 단면을 도시한다.
도 6은 압력-인가 요소로서 자석을 구비한 제 1 기어 스테이지를 통한 단면을 도시한다.
도 7은 후방 시이트 열(rear seat row)을 따른 차량 시이트의 개략 측면도를 도시한다.
도 8은 댐핑(damping) 및 오버러닝(overrunning) 기능을 구비한 제 1 기어 스테이지를 통한 단면을 도시한다.
도 9는 전기적 클러치 기능을 가진 제 1 기어 스테이지를 통한 단면을 도시한다.
도 10은 시프트 포크(shift fork)에 의한 기계적 클러치 기능을 구비한 제 1 기어 스테이지를 통한 단면을 도시한다.
도 11은 마찰 접촉에 의한 기계적 클러치 기능을 구비한 제 1 기어 스테이지를 통한 단면을 도시한다.
도 12는 상이한 베어링 강성도를 가진 하우징을 구비한 제 1 기어 스테이지를 통한 단면을 도시한다.
도 13은 상이한 변속비(transmission ratio)을 가진 제 1 기어 스테이지를 통한 단면 및 두 개의 볼의 영역에서의 두 개의 종방향 단면을 도시한다.
도 14는 종래 기술에 따른 기어 스테이지를 통한 단면을 도시한다.
* 도면 부호의 리스트
1 액츄에이팅 드라이브 3 차량 시이트
5 하우징 7 드라이브 모터
8 로터 8a 로터 베어링
9 스테이터 10 제 1 기어 스테이지
12 드라이브 입력부 14 드라이브 출력부
14a 드라이브 출력부 베어링 15 볼
20 제 2 기어 스테이지 21 드라이브 입력부 샤프트
21a 제 1 편심 섹션 21b 제 2 편심 섹션
22a 제 1 피니언 22b 제 2 피니언
24 드라이브 출력부 샤프트 31 압력-인가 요소
33 의자 등받이 로크 35 의자 등받이
37 유지 장치 41 제어 포크
43 볼 안내 링 A 제 1 축
B 제 2 축 e 편심부
R< 허용된 각 범위 R> 금지된 각 범위
차량 시이트(3)를 위한 액츄에이팅 드라이브(1)는 하우징(5) 및 하우징(5)에 배열된 드라이브 모터(7)를 갖는다. 하우징(5)은 일반적으로 다중-부품 설계로 이루어지고, 가능한 적은 부품으로 형성된다. 이러한 경우에 EC 내부-로터-유형 모터로서 형성되는 드라이브 모터(7)는 영구 자석을 가지며 제 1 축(A) 주위로 회전 가능하도록 하우징(5)에 장착된 로터(8), 및 전자적으로 정류된 스테이터(9)를 포함한다. 로터(8)는 구름 베어링으로서 설계된 두 개의 로터 베어링(8a)에 의해 하우징(5)에 장착된다.
또한, 액츄에이팅 드라이브(1)는 제 1 축(A) 주위로 회전 가능한 드라이브 입력부(12) 및 제 1 축과 평행한 제 2 축(B) 주위로 회전 가능한 드라이브 출력부(14)를 포함한 제 1 기어 스테이지(10)를 갖고, 이러한 드라이브 입력부(12) 및 드라이브 출력부(14)는 각각 하우징(5)에 장착된다. 이 경우에 환형 설계인 드라이브 입력부(12)는 드라이브 모터(7)의 로터(8)와 함께 하나의 부품으로 형성되는 것이 바람직하고, 이에 의해 로터 베어링(8a)에 의해 하우징(5)에서 구름 베어링 장착되는 것이 바람직하다. 또한, 로터(8) 및 드라이브 입력부(12)는 하우징(5)에서 적절한 커플링 및 개별적인 장착으로 개별적으로 제공될 수 있다. 이 경우에 환형 설계와 유사한 드라이브 출력부(14)는 구름 베어링으로서 유사하게 설계된 드라이브 출력부 베어링(14a)에 의해 하우징(5)에 장착된다. 여기서, 제 1 축(A) 및 제 2 축(B)은 로터 베어링(8a)에 의해 편심부(e) 만큼 서로 이격되고, 드라이브 출력부 베어링(14a)은 하우징(5)에서 서로에 대해 고정식으로 배열된다. 도 1의 도시에서, 제 2 축(B)은 제 1 축(A)에 대해 윗 방향으로 오프셋되어 있다. 편심부(eccentricity; e)의 위치는 따라서 하우징(5)과의 관계에서 공간적으로 고정된다.
제 2 축(B)에 의해 정의된 원통형 격자 시스템과의 관계에서, 비교적 작은 지름을 가진 드라이브 입력부(12)는 내부에 반경 방향으로 배열되고, 비교적 큰 지름을 가진 드라이브 출력부(14)는 외부에서 반경 방향으로 배열된다. 마찰 휠 기어 스테이지로서의 이러한 설계에서, 드라이브 입력부(12) 및 드라이브 출력부(14) 사이의 힘의 전달은 드라이브 입력부(12) 및 드라이브 출력부(14) 사이에 배열된 적어도 하나의 볼(15)(또는 다른 구름 몸체)에 의해 일어나고, 이 경우 웨지 갭(wedge gap)이라고 간략히 일컬어지는 굽은 웨지-형태의 자유 공간이 드라이브 입력부(12) 및 드라이브 출력부(14) 사이에 형성된다. 드라이브 입력부(12)가 회전할 때, 볼(15)은 상기 웨지 갭의 방향으로(도 1의 도면에서 시계 방향으로) 자동적으로 클램프되고(clamped), 이후 자신의 축 주위로 회전하며 이에 의해 드라이브 출력부(14)를 구동시킨다. 이 경우에, 정확하게 하나의 볼(15)(또는 다른 구름 몸체)이 각각의 드라이브 방향에 대해 드라이브 입력부(12) 및 드라이브 출력부(14) 사이에 제공되고, 이러한 볼 또는 다른 구름 몸체는 동일한 방식으로 작동한다(회전 방향의 예외를 가짐).
관련된 모든 구성요소가 자신의 축 주위로만 회전하는 상기 제 1 기어 스테이지(10)의 변속비와 관련하여, 공지된 비율은 특히 먼저 드라이브 입력부(12) 대 드라이브 출력부(14)의 원주 또는 반경의 비율과, 두번째로 증가식으로(multiplicative) 볼(15) 자체의 변속비를 적용한다. 드라이브 입력부(12) 및/또는 드라이브 출력부(14) 상의 콘투어(contours)에 의해, 볼(15)에 대한 접촉 포인트는 축(A, B)에 수직이며 도 1의 도면의 평면으로서 작용하는 평면으로부터 밖으로 시프트될 수 있다. 드라이브 입력부 반경 및 드라이브 출력부 반경이라 지칭되는 볼(15)의 다른 유효 반경(effective radii)은 이후 상기 평면에서 돌출부로서 나오고, 그 결과 볼(15)의 변속비는 변한다. 드라이브 출력부(14)는 예를 들어 채널 또는 V-형상의 그루브 또는 이와 유사한 것과 같은 콘투어를 가진 반경 방향으로 내부로 향하는 활성 표면 상에 제공되는 것이 바람직하고, 그 안에서 볼(15)이 이동하며 기울어진 벽 상에서 구른다. 이러한 방식으로, 볼(15)의 드라이브 출력부 반경은 감소될 수 있는데 드라이브 입력부 반경보다 작게 설정될 수도 있으며, 이에 의해 변속비가 조정된다. 예를 들면, 스텝-업 변속비는 드라이브 입력부 상의 V-형상의 그루브 및 드라이브 출력부 상의 원통형 표면을 이용함에 의해 생성될 수 있다. 이는 반경 방향 힘의 직접 전달을 제외한 기어휠 기어 스테이지에 걸쳐 마찰 휠 기어 스테이지의 장점이다.
드라이브 입력부 토크가 일정한 것으로 간주된다면, 편심부(e)은 볼(15) 상에 작용하는 힘의 힘 작용 라인 사이의 각과 상기 각의 접선에 비례하는 반경 방향 힘을 초래하고, 이러한 반경 방향 힘의 크기 및 방향은 드라이브 출력부(14)의 외측부 상의 반경 방향 로드 다이어그램으로서 도 1에서 플롯된다. 모든 가능한 볼 위치에 걸쳐 도시된 것처럼, 상기 반경 방향 힘의 크기의 2배는 (이론적으로 무한한) 최대값 및 최소값을 가정한다. 예를 들면 도 1의 볼(15)은 금지된 각 범위(R>)인 12시 또는 6시 위치에 인접하여 위치한다면, 이후 웨지 각은 최소이고, 드라이브 입력부(14)의 가장 작은 접선 방향 드라이브 힘이 과대한 반경 방향 힘을 유도하고 따라서 제한된 강도를 가진 실제 구성요소에서의 극단적인 변형을 유도한다. 반대로, 드라이브 입력부(12) 및 드라이브 출력부(14)의 장착을 위해, 이러한 관계는 최대 허용 가능한 베어링 힘을 가진 실제 베어링에 대해 드라이브(12)의 주어진 최대 토크에서 볼(15)이 정확하게 정의 가능한 허용된 각 범위(R<)에서만 작동될 수 있음을 의미한다(대략 도 1의 반경 방향 로드 도시에서 1시 내지 4시 반 사이). 동일한 것이 볼(15)의 로딩에 대해 그 자체로 자연적으로 인가된다.
정확하게 한 포인트에서 최소값이 도달하는 상기 설명된 반경 방향 힘은 베어링 배열에서 그리고 볼 접촉 포인트에서 흡수되어야 하고, 거기에서 필수 불가결적으로 손실을 유도한다. 최대 효율을 가진 바람직한 실시예는 결과적으로 변형이고, 이 경우에 볼 위치는 최소 반경 힘의 영역에서 정확하게 배열되며, 이는 편심부(e)의 크기뿐만 아니라 지름 비율에도 의존한다.
고정 위치 편심부를 가진 설명된 제 1 기어 스테이지(10)는 근본적으로 다른 기어 스테이지와 바람직하게 조합되어 이용될 수 있다. 본 발명의 경우에, 액츄에이팅 드라이브(1)는 제 2 기어 스테이지(20)를 갖는다. 제 1 기어 스테이지(10)는 드라이브 출력부에 배열된 제 2 기어 스테이지(20)에 대해 상류 스테이지로서 작용한다.
본 발명의 경우에, 제 2 기어 스테이지(20)는 톱니 모양의 편심적 유성 기어로서 설계된다. 제 2 축(B) 주위뢰 회전 가능한 드라이브 입력부 샤프트(21)는 제 1 편심 섹션(21a) 및 제 2 축(B)을 따라 축방향으로 오프셋된 제 2 편심 섹션(21b)에 의해 두 평면에 배열되며 서로에 대해 180°만큼 바람직하게 오프세된 두 개의 피니언(pinion; 22a, 22b)을 장착시키도록 작용한다. 바람직하게 동일한 설계를 가진 제 1 피니언(22a) 및 제 2 피니언(22b) 모두는 외부로 톱니 형상을 갖고, 적어도 하나 만큼 피니언(22a, 22b)의 내부 톱니보다 많은 다수의 톱니를 가진 하우징(5)의 내부 톱니와 맞물린다. 드라이브 출력부(14)에 고정식으로 그리고 중앙에 연결된 드라이브 입력부 샤프트(21)의 회전 동안, 피니언(22a, 22b)은 하우징(5) 상에서 구름 이동을 수행한다. 피니언(22a, 22b)은 공통 드라이브 출력 샤프트(24) 상의 볼트 및 보어(bores)에 의해 작용하고, 이는 중공형 샤프트로서 설계되며 이후 유사하게 회전한다. 본 발명의 경우에, 드라이브 입력부 샤프트(21) 및 드라이브 출력부 샤프트(23)는 제 2 축(B)에 대해 동심원적으로 배치되고, 이에 의해 공통 하우징(5)에 의한 위치 및 크기에 대해 고정된 편심부(E)에 의해 전체적으로 제 1 기어 스테이지(10) 및 제 2 기어 스테이지(20)로 이루어진 두-스테이지 기어 어셈블리에 대해 궁극적으로 오프셋되도록 배열된다. 도 2에서 많은 숫자의 구름 베어링은 전체 효율을 증가시키도록 작용한다. 개조된 실시예에서, 플레인 베어링(plain bearing)이 이용될 수도 있다.
설계 세부사항 해법으로서, 제 1 기어 스테이지(10)의 환형 드라이브 출력부(14) 및 거기에 연결되며 이중 편심 샤프트로서 설계된 제 2 기어 스테이지(20)의 드라이브 입력부 샤프트(21)는 모든 필요한 볼 작동 채널을 구비한 슬리브로서 하나의 부품으로 형성되어 제공되는 것이 바람직하고, 바람직하게 상기 슬리브는 비커팅(non-cutting) 형상화 및 조정 프로세스에 의해 만들어진다. 이는 도 3에 의해 도시된다.
편심부(e)의 위치 및 볼(15)의 위치가 작동 조건 하에서 하우징(5)에 대해 공간적으로 고정되어 위치하기 때문에, 다수의 새로운 해법 가능성이 구조적 설계의 관점에서 그리고 또한 전체 기능에 대하여 나타난다. 일정한 유리한 태양이 이하에서 설명된다.
공지된 회전하는 구름 편심 설계에서, 볼(15)은 공간에서 회전하고, 볼(15)에 대해 항상 존재하는 낮은 압력 힘을 생성하기 위한 압력-인가 요소(31)는 필수적으로 유사하게 같이 회전해야 한다. 여기서 단순하고 빈번하게 이용되는 해법은 도 4에서 도시된 것과 같은 나선형 압축 스프링이다. 그러나, 나선형 압축 스프링은 고유 진동을 향하고 볼(15)과 함께 그리고 또한 드라이브 출력부(14)와 함께 강제된, 로스-어플릭티드 접촉한다(in forced, loss-afflicted contact). 하우징(5)에 대해 고정된 위치 때문에, 도 5에서 도시된 것처럼 최소 볼 접촉 표면을 갖고 하우징에 고정된 금속 또는 플라스틱 판 스프링의 이용과 같은 압력-인가 요소(31)를 위한 가장 유리한 설계를 구현하는 것이 가능하다.
가능하게 경제적으로는 나쁘지만 기술적으로는 더욱 저밀한 시각적으로 손실이 없으며(loss-free) 소음이 없는 설계로서, 강으로 이루어진 볼(15)을 이용할 때, 도 6에서 도시된 것처럼 접촉이 없는 압력 힘을 생성하기 위한 압력-인가 요소(31)로서의 자석이 하우징에 대해 고정되게 위치하는 것이 유리하다.
모든 경우에, 볼(15)은 압력-인가 요소 또는 요소들(31)에 의해 웨지 갭 안으로 밀어 넣어지거나 또는 당겨지고, 이에 의해 드라이브 입력부(12) 및 드라이브 출력부(14)에 대해 동시에 프레스된다. 설계 시스템적 태양으로부터 볼 때, 서로 각을 이루며 작용하는 힘을 가진 볼(15)은 이러한 경우에 궁극적으로 동시에 클램핑 롤러 또는 클램핑 볼 프리휠(freewheel)을 구성한다. 프리휠은 자체-스위칭 클러치를 구성한다. 작동시, 즉 드라이브 이동 동안, 드라이브 입력부(12)에 의해 웨지 갭 안으로 추가적으로 이동된 볼(15) 만이 드라이브 입력부(12)와 그리고 또한 드라이브 출력부(14)와 접촉한 채로 있을 것이다. 대향 드라이브 방향을 위한 대향 볼(opposite ball; 15)은 압력-인가 요소(31)에도 불구하고 거기에 지정된 웨지 갭으로부터 밖으로 이동하며 이후 이중 접촉을 잃는다.
클램핑 롤러 또는 클램핑 몸체 프리휠로서의 작용은 드라이브 기술의 일정한 경우에 반드시 유리한 조합으로 함께 이용될 수 있다.
도 7은 차량 시이트(3)의 의자 등받이(35)의 상부 엣지에서 전기적으로 잠금 불가능한 의자 등받이 로크(back rest lock; 33)를 구비한 자동차의 후방 영역을 도시한다. 차량 내부 공간이 편안하고 빠른 방식으로 변화되는 것을 가능하게 하기 위해, 배열체(arrangements)가 공지되어 있는데 이 경우 후방 등받이(35)는 전방 방향으로 스프링-로드되도록 설치되고 해제 가능하게 로크된다. 따라서, 의자 등받이 로크(33)가 전기적으로 해제될 때, 의자 등받이(35)는 자동적으로 전방으로 피봇된다. 도시된 위치를 다시 가정하기 위해, 의자 등받이(35)는 수동적으로 다시 위로 피봇되어야 한다.
상기 기능의 편리함의 추가적인 증가는 먼저 스프링-유도 전방 피봇팅 기능을 가진 가능하게 제어된 댐핑에 의해 그리고 다음으로 전기적 피봇팅-업(pivoting-up) 기능에 의해 얻어질 수 있다. 둘 모두는 하류 기어 스테이지들이 자체 로킹이 아닌 마찰 휠 실시예에서 그리고 고정-위치 편심부를 가진 제 1 기어 스테이지(10)의 본 발명에 따른 설계를 가진 액츄에이팅 드라이브(1)의 변형에 의해 얻어질 수 있고, 이는 설명된 이용에서 완전히 편리하다.
도 8은 오직 하나의 자기적으로 미리-로드된 볼(15)과 함께 작동하는 기어링(gearing) 변형을 도시한다. 상기 제 1 기어 스테이지(10)를 구비한 액츄에이팅 드라이브(1)는 의자 등받이 기울음 조정기로서 작용하는 피팅(fitting)으로 통합된다. 도 7에서 도시된 위치에서 의자 등받이(35)가 상부 엣지에서 전기적으로 언로크되고 이후 전방으로 즉 도 7에서 반시계 방향으로 피봇된다면, 이후 도 8의 드라이브 출력부(14)는 유사하게 반시계 방향으로 회전하고 드라이브 출력부(12)와의 접촉을 유지하며 따라서 로터(8)를 구동시킨다. EC 모터의 경우에, 로터(8)는 브레이킹 모멘트 없이 또는 정확하게 제어된 브레이킹 모멘트를 갖고 작용될 수 있고, 예를 들어 가능한 이동 각의 종료 조금 전에 이동을 브레이크 하거나 또는 최대 피봇팅 속도를 형성한다. 의자 등받이(35)가 이후에 전기적으로 다시 백업(back up)되도록 피봇된다면, 로터(8)는 본 발명의 경우에 반시계 방향으로 작동되고, 드라이브 출력부(14) 및 의자 등받이(35)는 도 7 및 8에서 시계 방향으로 회전한다. 또한, 상기 의자 등받이(35)의 모터-구동식 이동은 수동적으로 오버런(overrun)("오버런 기능")될 수 있는 것이 특징이다. 토크가 드라이브 출력부(14)에 유입된 경우에, 즉 외부적으로 전해진 드라이브 출력부(14)의 가속의 경우에, 클램핑 볼 프리휠은 구체적으로 자동적으로 개방되는데, 즉 볼(15)이 웨지 갭으로부터 밖으로 이동하고, 드라이브 입력부(12)는 자유롭게 움직이며 의자 등받이(35)는 수동적으로 위로 피봇될 수 있다. 이는 예를 들어 응급 상황의 경우에 또는 전기적 단락의 경우에도 순수하게 수동적으로 의자 등받이(35)가 위로 피봇되는 것을 가능하게 한다.
이 경우에 단지 제 1 기어 스테이지(10)의 자동적 디커플링을 유도하는 것으로 설명된 볼(15)에서의 물리적 조건 때문에, 제 1 기어 스테이지(10)는 구체적으로 필요한 경우 방향 의존성일 수도 있는 스위치된 클러치 기능인, 드라이브 기술에서 종종 필요한 추가적인 기능을 포함하도록 매우 간단한 방식으로 확장될 수 있다. 도 9는 각각의 경우에 서로 독립적으로 두 개의 볼(15)이 비활성 위치 및 활성 위치로 스위치될 수 있는 배열체를 도시한다. 둘 모두의 볼(15)에 대해, 유지 장치(37)(본 발명의 경우에 매우 약한 자석을 가진 간단한 기하 구조를 가짐)가 드라이브 입력부(12) 및 드라이브 출력부(14) 사이의 자유 공간의 상부 영역에 제공된다. 유지 장치(37)는 레스트 위치(rest position)로 볼(15)을 위치시키고, 이에 의해 드라이브 입력부(12) 및/또는 드라이브 출력부(14)와 적어도 접촉하지 않게 되며(즉 둘 모두의 구성요소와 가능하게 혹은 적어도 하나와), 그 결과 레스트 위치에서 드라이브 입력부(12) 및 드라이브 출력부(14)는 서로 완전히 디커플링된다. 자유 공간의 최하단 영역에서, 두 개의 분리된 그리고 개별적으로 스위치 가능한 전자석이 압력-인가 요소(31)로서 제공되고, 이는 활성화될 때 개별적으로 연관된 볼(15)을 끌어당기며 이에 의해 상기 개별적인 이동 방향에 대해 마찰 연결을 종결한다. 비교적 높은 토크에서 필요한 볼 압력 힘은 웨지 작용에 의해 작동시 자동적으로 조정되기 때문에, 상기 클러치는 이동의 시작에서 "느슨한" 접촉을 단순히 보장하는데 필요한 최소 에너지로 스위치될 수 있다. 결과적으로 압력-인가 요소(31)로서 이용되는 전자석은 작동시 전류가 없는 상태로 스위치될 수 있다.
간단히 설명된 클러치 기능의 전기적 구동에 부가하여, 기계적 해법도 구현될 수 있다. 도 10에 따른 예시적 실시예에서, 예를 들면 오직 하나가 도시된 제어 포크(41)가 이용될 수 있다. 상기 유형의 제어 포크(41)는 외부적으로 활성화될 수 있다. 활성화된 제어 포크(41)는 활성 위치(웨지 갭 안으로) 또는 비활성 위치(웨지 갭 밖으로)로 각각의 경우에 볼(15)을 이동시키고, 이에 의해 드라이브 모터(7)가 디커플링되는 것을 가능하게 하며, 예를 들어 도 7 및 8과 함께 상기에서 설명된 것과 같은 응급 구동 또는 수동적인 빠른 조정을 가능하게 한다.
클러치 기능의 추가적인 유리한 실시예는 도 11에서 도시되고, 이는 드라이브 입력부(12)를 둘러싸며 3 지점에서 드라이브 입력부와 가벼운 마찰 접촉을 하고 볼(15)을 안내하는 볼 안내 링(43)을 도시한다. 볼 안내 링(43)은 드라이브 입력부(12)와의 약한 마찰 접촉에 의해 로터(8)의 드라이브 방향으로 자유 공간 내에서 볼(15)을 이동시키는 것을 항상 시도하는 경향이 있고(즉, 웨지 갭 안으로), 결과적으로 커플링된 상태에서 자체적인 각 위치 및 볼(15)의 각 위치를 유지시킨다. 반대로, 회전 방향 반전의 경우에, 볼(15)은 대향부로 피봇될 것이고, 이전 접촉으로부터 해제된다. 제 2 볼(15)의 결과적인 세이빙(saving)은 여기서 이러한 배열체로 추가적인 활성 구동 요소 또는 자석 없이 드라이브 이동의 종료 이후 기어링이 공지된 각도(도 11의 도면에서 반시계 방향으로 대략 80°) 만큼 후방으로 회전된 로터(8)(그리고 따라서 드라이브 입력부(12)) 덕택에 완전히 디커플링될 수 있다는 사실보다 덜 중요하다. 이는 전체적인 구동 드라이브(1)에서의 응력이 제어된 방식으로 해제되는 것을 가능하게 하고, 예를 들어 로드 하에서 작동시 기어링 요소의 탄성 변위를 타겟되도록(targettedly) 제어할 목적으로 또는 몸체가 지닌(body-borne) 소음 전달을 감소시킬 목적으로 탄성체 링과 함께 드라이브 입력부 또는 드라이브 출력부 베어링 배열체가 싸여지는 것을 가능하게 한다. 여기서 언급된 부작용은 이러한 설계가 예를 들어 세라믹 또는 플라스틱과 같은 비자기성 볼 물질을 이용하는 것을 허용한다는 점에 있다.
도 12는 상이한 베어링 강성도가 의도적으로 제공된 하우징(5)을 구비한 고안 가능한 설계를 도시한다. 공간적 방향에 의존하는 상이한 베어링 강성도와 함께, 예를 들어 반경 방향 힘을 감소시키는 것이 가능하다. 이는 도 11의 실시예의 개조이다. 특히 열가소성 물질이 하우징 물질로서 이용될 때, 제 1 기어 스테이지(10)가 디커플링되어 고온에서 비교적 긴 정지 주기에 걸쳐 물질 크립(creep)을 최소화하도록 하는 것이 권장된다.
볼(15)의 커플링 및 디커플링의 설명된 가능성과 함께, 결과적으로 제 1 기어 스테이지(10)는 상이하고 방향 의존성이거나 또는 스위치 가능한 변속비를 가진 기어링으로서 형성될 수 있다. 도 13은 예에 의해 드라이브 출력부(14)의 스텝된 내부 콘투어를 도시한다. 드라이브 출력부(12)에 대해 편심부(e) 때문에 서로 달라지는 공간과 함께, 상이한 크기의 볼(15)이 상기 내부 콘투어과 접촉한다. 상기 전성률은 따라서 하나의 볼(15)을 디커플링하고 다른 볼(15)을 커플링 함에 의해 스위치될 수 있다. 상기 드라이브의 필드에서, 이동-방향 의존성 전력 및 토크 요구는 공통적이다. 상기 스위칭 기능으로, 각각의 회전 방향에 대해 적절한 변속비를 위한 상이한 로드 상황(시이트 높이 조절기를 위로 - 높은 토크, 시이트 높이 조절기를 아래로 - 낮은 토크)이 시작으로부터 설치된다. 또한, 둘 이상의 변속비가 동일한 원리에 따라 설치될 수 있다.
단일 드라이브 출력부(14)에서 상이한 변속비를 가진 두 개의 볼(15)을 구비한 도 13에서 도시된 설계에 대안으로, 드라이브 입력부(12)의 접촉 기하구조가 동일한 방식으로 형성되는 것이 가능하거나, 또는 하나 이상의 드라이브 출력부(14)(또는 드라이브 입력부(12))가 서로 위 아래로 축방향으로 배열될 수 있으며, 또는 두 개의 상이한 콘투어가 드라이브 출력부(14)(또는 드라이브 입력부(12)) 상에 제공될 수 있다. 또한, 다른 구름 몸체가 볼(15) 대신 제공되는 것이 가능하다.

Claims (24)

  1. 마찰 휠 기어 스테이지로서 설계된 특히 차량 시이트의 기어 스테이지로서,
    하우징(5), 하나 이상의 드라이브 입력부(12), 편심부(eccentricity; e) 만큼 상기 드라이브 입력부(12)로부터 이격된 하나 이상의 드라이브 출력부(14), 상기 드라이브 입력부(12)와 상기 드라이브 출력부(14) 사이에서 힘을 전달하도록 제공된 하나 이상의 볼(15) 또는 다른 구름 몸체를 갖고,
    상기 하우징(5)에 대한 상기 편심부(e)의 위치는 공간적으로 고정되며, 상기 기어 스테이지는 둘 이상의 상이한 방향-의존성 또는 스위치 가능한 변속비(transmission ratios)를 갖는 것을 특징으로 하는,
    마찰 휠 기어 스테이지로서 설계된 특히 차량 시이트의 기어 스테이지.
  2. 제 1 항에 있어서,
    상기 드라이브 입력부(12) 및 상기 드라이브 출력부(14)에 대해 바람직하게는 구름 베어링으로 설계되는 베어링(8a, 14a)이 상기 하우징(5)에서 공간적으로 고정된 위치에 배열되는 것을 특징으로 하는,
    마찰 휠 기어 스테이지로서 설계된 특히 차량 시이트의 기어 스테이지.
  3. 제 2 항에 있어서,
    상기 하우징(5)이 상이한 공간 방향들 및/또는 상이한 드라이브 방향들에 대해 및/또는 상기 드라이브 입력부(12)와 상기 드라이브 출력부(14)의 상기 베어링(8a, 14a)에 대해 상이한 베어링 강성도를 갖는 것을 특징으로 하는,
    마찰 휠 기어 스테이지로서 설계된 특히 차량 시이트의 기어 스테이지.
  4. 제 1 항 내지 제 3 항 중 어느 한 항에 있어서,
    상기 볼(15) 또는 상기 다른 구름 몸체가 상기 드라이브 입력부(12) 및 상기 드라이브 출력부(14) 사이의 웨지 갭에 배열되는 것을 특징으로 하는,
    마찰 휠 기어 스테이지로서 설계된 특히 차량 시이트의 기어 스테이지.
  5. 제 4 항에 있어서,
    상기 볼(15) 또는 상기 다른 구름 몸체가 상기 웨지 갭 내에서 이동할 수 있고, 특히 상기 웨지 갭의 안으로 그리고 밖으로 이동할 수 있는 것을 특징으로 하는,
    마찰 휠 기어 스테이지로서 설계된 특히 차량 시이트의 기어 스테이지.
  6. 제 4 항 또는 제 5 항에 있어서,
    상기 하우징에 적절하게 고정된 스프링 및/또는 자석이 압력-인가 요소(31)로 제공되고,
    상기 압력 인가-요소는 상기 드라이브 입력부(12) 및 상기 드라이브 출력부(14) 사이의 웨지 갭 안으로 상기 볼(15) 또는 상기 다른 구름 몸체를 밀어 넣거나 또는 끌어당기는 것을 특징으로 하는,
    마찰 휠 기어 스테이지로서 설계된 특히 차량 시이트의 기어 스테이지.
  7. 제 4 항 내지 제 6 항 중 어느 한 항에 있어서,
    상기 드라이브 입력부(12) 및 상기 드라이브 출력부(14) 사이의 웨지 갭으로부터 밖으로 이동하는 상기 볼(15) 또는 다른 구름 몸체 덕택에 상기 드라이브 출력부(14)에서 유입된 토크의 결과로서 프리휠(freewheel)이 개방되도록 설계된 것을 특징으로 하는,
    마찰 휠 기어 스테이지로서 설계된 특히 차량 시이트의 기어 스테이지.
  8. 제 4 항 내지 제 7 항 중 어느 한 항에 있어서,
    상기 볼(15) 또는 상기 다른 구름 몸체가 스위치 가능한 클러치에서, 전기적으로 및/또는 기계적으로, 상기 드라이브 입력부(12) 및 상기 드라이브 출력부(14) 사이의 웨지 갭 안으로 또는 밖으로 이동되도록 설계된 것을 특징으로 하는,
    마찰 휠 기어 스테이지로서 설계된 특히 차량 시이트의 기어 스테이지.
  9. 제 8 항에 있어서,
    상기 드라이브 입력부(12) 및 상기 드라이브 출력부(14) 사이의 웨지 갭 안으로 또는 밖으로 상기 볼(15) 또는 상기 다른 구름 몸체
    마찰 휠 기어 스테이지로서 설계된 특히 차량 시이트의 기어 스테이지.
  10. 제 8 항 또는 제 9 항에 있어서,
    상기 드라이브 입력부(12) 및 상기 드라이브 출력부(14) 사이의 웨지 갭 안으로 또는 밖으로 상기 볼(15) 또는 상기 다른 구름 몸체를 이동시키기 위해, 외부적으로 활성화될 수 있는 제어 포크(control fork; 41)가 제공되는 것을 특징으로 하는,
    마찰 휠 기어 스테이지로서 설계된 특히 차량 시이트의 기어 스테이지.
  11. 제 8 항 내지 제 10 항 중 어느 한 항에 있어서,
    상기 드라이브 입력부(12) 및 상기 드라이브 출력부(14) 사이의 웨지 갭 안으로 또는 밖으로 상기 볼(15) 또는 상기 다른 구름 몸체를 이동시키기 위해, 상기 드라이브 입력부(12)와 마찰 접촉하며 상기 볼(15) 또는 상기 다른 구름 몸체를 안내하는 볼-안내 링(43)이 제공되는 것을 특징으로 하는,
    마찰 휠 기어 스테이지로서 설계된 특히 차량 시이트의 기어 스테이지.
  12. 제 4 항 내지 제 11 항 중 어느 한 항에 있어서,
    상기 회전 이동이 끝났을 때, 상기 드라이브 입력부(12) 및 상기 드라이브 출력부(14) 사이의 웨지 갭 밖으로 상기 볼(15) 또는 상기 다른 구름 몸체를 이동시키기 위해, 상기 드라이브 입력부(12)가 공지된 각만큼 반대로 회전하는 것을 특징으로 하는,
    마찰 휠 기어 스테이지로서 설계된 특히 차량 시이트의 기어 스테이지.
  13. 제 1 항 내지 제 12 항 중 어느 한 항에 있어서,
    상기 드라이브 입력부(12) 및/또는 상기 드라이브 출력부(14)에 콘투어, 특히 그루브가 제공되고,
    상기 콘투어, 특히 그루브 내에서 상기 볼(15) 또는 상기 다른 구름 몸체가 움직이는 것을 특징으로 하는,
    마찰 휠 기어 스테이지로서 설계된 특히 차량 시이트의 기어 스테이지.
  14. 제 1 항 내지 제 13 항 중 어느 한 항에 있어서,
    상기 상이한 변속비를 생성하기 위해, 상기 볼(15) 또는 상기 다른 구름 몸체의 상이한 유효 반경이 이용되는 것을 특징으로 하는,
    마찰 휠 기어 스테이지로서 설계된 특히 차량 시이트의 기어 스테이지.
  15. 제 1 항 내지 제 14 항 중 어느 한 항에 있어서,
    상기 상이한 변속비를 생성하기 위해, 두 개의 상이한 볼(15) 및/또는 콘투어가 상기 드라이브 입력부(12) 및/또는 상기 드라이브 출력부(14)에서 이용되는 것을 특징으로 하는,
    마찰 휠 기어 스테이지로서 설계된 특히 차량 시이트의 기어 스테이지.
  16. 제 13 항 또는 제 15 항에 있어서,
    상이한 크기를 가진 두 개의 볼(15)이 제공되고,
    상기 볼은 상기 드라이브 입력부(12) 또는 상기 드라이브 출력부(14)의 조인트 그루브에서 움직이는 것을 특징으로 하는,
    마찰 휠 기어 스테이지로서 설계된 특히 차량 시이트의 기어 스테이지.
  17. 제 1 항 내지 제 16 항 중 어느 한 항에 있어서,
    상기 드라이브 입력부(12) 및 상기 드라이브 출력부(14) 사이의 힘의 전달을 위해, 정확하게 오직 하나의 볼(15) 또는 하나의 다른 구름 몸체가 모든 드라이브 방향에 제공되는 것을 특징으로 하는,
    마찰 휠 기어 스테이지로서 설계된 특히 차량 시이트의 기어 스테이지.
  18. 제 1 항 내지 제 17 항 중 어느 한 항에 있어서,
    작동 동안, 정확하게 오직 하나의 볼(15) 또는 정확하게 오직 하나의 구름 몸체가 상기 드라이브 입력부(12) 및 상기 드라이브 출력부(14) 모두와 접촉하는 것을 특징으로 하는,
    마찰 휠 기어 스테이지로서 설계된 특히 차량 시이트의 기어 스테이지.
  19. 제 1 항 내지 제 18 항 중 어느 한 항에 따른 둘 이상의 기어 스테이지를 가진, 조합된 기어 스테이지.
  20. 드라이브 모터(7)를 가진, 특히 차량 시이트, 특히 차량용 액츄에이팅 드라이브로서,
    상기 드라이브 모터(7)에 의해 제 1 항 내지 제 11 항 중 어느 한 항에 따른 제 1 기어 스테이지(10)가 구동되는 것을 특징으로 하는,
    액츄에이팅 드라이브.
  21. 제 20 항에 있어서,
    상기 드라이브 모터(7) 및 상기 제 1 기어 스테이지(10)가 동일한 하우징(5)에 배열되는 것을 특징으로 하는,
    액츄에이팅 드라이브.
  22. 제 20 항 또는 제 21 항에 있어서,
    상기 제 1 기어 스테이지(10)에 대해 상류 스테이지로서 제 2 기어 스테이지(20)가 배열되는 것을 특징으로 하는,
    액츄에이팅 드라이브.
  23. 제 22 항에 있어서,
    상기 드라이브 모터(7), 상기 제 1 기어 스테이지(10) 및 상기 제 2 기어 스테이지(20)가 상기 동일한 하우징(5)에 배열되는 것을 특징으로 하는,
    액츄에이팅 드라이브.
  24. 제 20 항 내지 제 23 항 중 어느 한 항에 따른 액츄에이팅 장치(1)를 가진 차량 시이트(3).
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