KR20220007590A - 샤시 작동기 및 샤시 작동기의 변속기 조립체의 작동 방법 - Google Patents

Abstract

본 발명은, 특히 후방 차축 조향 시스템을 위한, 샤시 작동기(1)에 관한 것으로서, 샤시 작동기는, 출력 측에서, 샤시 요소에 커플링되도록 제공되는 회전-선형 변속기(5)를 포함하고, 변속기(5)의 회전 가능한 입력-측 요소(9)는 적어도 하나의 축방향 베어링(16, 17)에 의해서 하우징(13) 내에 장착된다. 변속기(5)는, 축방향 베어링(16, 17)에 축방향 힘을 가하는 조절식 예비-부하 장치(21)에 의해서 자가-록킹식으로 셋팅된다.

Description

샤시 작동기 및 샤시 작동기의 변속기 조립체의 작동 방법

본 발명은, 특히 청구범위 제1항의 전제부에 따른 모터 차량의 후방 차축 조향 시스템에서 이용하기에 적합한, 샤시 작동기에 관한 것이다. 본 발명은 또한 그 샤시 작동기의 변속기 조립체의 작동 방법에 관한 것이다.

일반적인 샤시 작동기가 예를 들어 WO 2018/149441 A1로부터 알려져 있다. 알려진 샤시 작동기는 모터 차량의 레벨을 조정하기 위한 장치의 부품이고, 축방향 베어링의 개재하에 회전 가능하게 장착되는 스핀들 너트를 포함한다. 스핀들 너트를 차단하기 위해서, 스핀들 너트가 회전될 때 회전되는 록킹 윤곽부(locking contour) 및 편향식 록킹 레버를 포함하는, 록킹 너트가 제공된다.

모터 차량의 후방 차축을 조향하기 위한 장치가 예를 들어 DE 2013 211 230 A1에 설명되어 있다. 상기 장치는 작동기를 포함하고, 상기 작동기에 의해서 조향 이동이 차량 상의 고정 지점과 조향 링키지의 피벗 지점 사이에서 실행될 수 있다. 변위 이동을 생성하기 위해서, 작동기는, 하우징 요소에 대해서 회전 가능하게 장착되는 샤프트 요소를 갖는다. 샤프트 요소와 하우징 요소 사이의 회전 이동을 일시적으로 방지하기 위한 수단으로서, DE 10 2013 211 230 A1에 따른 장치는, 하우징 요소 내에 또는 샤프트 요소 내에 배열되고 다른 요소 내의 함몰부와 결합될 수 있는 2개의 핀을 갖는다.

DE 10 2008 024 910 A1은, 모터 차량의 샤시에서 이용될 수 있는 부하 토크 록(load torque lock)을 갖는 작동기를 개시한다. 이러한 경우에, 하중 토크 록은 랩 스프링(wrap spring)을 포함한다.

본 발명의 목적은, 종래 기술에 비해서, 특히 후방 차축 조향 시스템에서의 이용과 관련하여, 샤시 작동기를 더 개선하는 것이다.

본 발명에 따라, 이러한 목적은 제1항의 특징을 가지는 샤시 작동기에 의해서 달성된다. 상기 목적은 또한, 청구범위 제9항에 따른, 연속 가변 변속기 및 회전-선형 변속기를 포함하는 샤시 작동기의 2-단 변속기 조립체의 작동 방법에 의해서 달성된다. 작동 방법과 관련하여 이하에서 설명되는 본 발명의 구성 및 장점이 또한 유사하게, 샤시 작동기인, 장치에 적용되고, 그 반대로도 적용된다.

샤시 작동기는, 알려진 기본 개념 내에서, 출력 측에서, 적어도 하나의 샤시 요소에 커플링되도록 제공되는 회전-선형 변속기를 포함하고, 회전-선형 변속기의 회전 가능한 입력-측 요소는 축방향 베어링에 의해서 하우징 내에 장착된다.

본 발명에 따라, 조절식 예비-부하 장치(adjustable preloading device)가 제공되고, 이는 축방향 베어링에 축방향 힘을 가하고, 회전-선형 변속기는, 가능하게는 추가적인 상류 변속기와 조합되어, 축방향 힘에 의해서 자가-록킹 가능하게 셋팅된다.

샤시 작동기의 변속기 조립체가 2단으로 설계되는 경우에, 즉 연속 가변 변속기 및 하류에 연결된 회전-선형 변속기로부터 설계되는 경우에, 회전-선형 변속기의 입력-측 요소, 특히 회전식 너트에는, 특히 예비-부하 너트 형태인 미세 재조정 요소에 의해서, 2-단 변속기 조립체의 전체적인 효율이 50% 미만으로 유지되도록 하는 방식으로, 회전-선형 변속기의 축방향 베어링에 작용하는 축방향 힘이 가해진다.

기어 단의 수와 관계없이, 예비-부하는 바람직하게, 한편으로, 신뢰할 수 있는 자가-록킹 동작, 즉 전체 효율이 50% 미만인 변속기 조립체의 동작이 제공되도록 하는 그리고 다른 한편으로, 불필요하게 큰 마찰 손실이 기어 단 중 하나 내에서 발생하지 않도록 하는 방식으로, 셋팅된다. 전체 효율은 바람직하게 최소 35% 및 최대 45%의 값으로 셋팅된다. 효율은 항상, 회전-선형 변속기의 입력-측 요소에 부하를 가하는 축방향 힘에 의해서 셋팅된다.

축방향 베어링의 예비-부하 그리고 그에 따라 회전-선형 변속기의 효율을 조정하기 위해서, 예비-부하 너트가 바람직하게 제공되고, 이는 하우징의 내부 나사산 내로 나사 체결된다. 선택적으로, 미세 재조정 요소로서 이용될 수 있는 예비-부하 너트의 셋팅은 록 너트의 도움으로 보장될 수 있다.

예비-부하 너트는 축방향 베어링의 베어링 요소 상에 직접적으로 놓이거나, 축방향 힘을 베어링 요소 상으로 간접적으로 가한다. 그 둘 모두의 경우에, 베어링 요소는 바람직하게 롤러 베어링의 베어링 링 또는 베어링 와셔이다. 축방향 베어링 기능에 더하여, 바람직한 실시형태에서, 롤러 베어링은 또한 반경방향 베어링 기능을 수행한다. 이는 롤링 요소의 분리된 세트들의 도움으로 구현될 수 있고, 롤링 요소의 제1 세트는 축방향 베어링을 위해서만 사용되고, 롤링 요소의 제2 세트는 반경방향 베어링 만을 위해서 사용된다. 여기에서, 2개 모두의 롤링 요소의 세트들이 하나의 그리고 동일한 베어링 요소 상에서 롤링될 수 있다.

대안적으로, 롤러 베어링은 사면형(slanted) 롤러 베어링으로서 설계될 수 있고, 롤링 요소, 예를 들어 구체, 원통형 롤러 또는 니들(needle)이 0° 초과 및 90° 미만, 특히 적어도 20° 및 70° 이하의 접촉각으로 베어링 내에 배열될 수 있고, 그에 따라 반경방향 힘 및 축방향 힘 모두를 전달하기 위해서 이용될 수 있다.

예비-부하 축방향 베어링에 의해서 출력-측 기어 요소의 피드(feed) 내로 장착된 입력-측 기어 요소의 회전을 변환시키는 회전-선형 변속기가, 예를 들어, 유성 롤러 기어 시스템으로서 설계된다. 유성 롤러 기어 시스템의 설계와 관련하여, 예를 들어 문헌 WO 2015/081951 A1 및 DE 10 2015 212 333 A1을 참조한다. 샤시 작동기의 경우에, 입력-측 기어 요소는 유성 롤러 기어 시스템의 스핀들 너트 또는 서로 상대적으로 회전되지 않는 방식으로(rotationally-fixed manner) 스핀들 너트에 연결된 부품일 수 있다. 대안적으로, 유성 기어 캐리어를 유성 롤러 기어 시스템의 구동 요소로서 제공할 수 있다. 이러한 경우에, 유성 롤러 기어 시스템은 트루-피치 회전-선형 변속기(true-pitch rotational-linear transmission)로서 설계되고, 이러한 관점에서, 단순 변속기 스레드(simple transmission thread)와 비교될 수 있다. 트루-피치 유성 롤러 기어 시스템의 기본적인 설계와 관련하여, 예를 들어, DE 195 40 634 C1을 참조한다.

유리한 실시형태에서, 추가적인 변속기, 특히 연속 가변 변속기가 회전-선형 변속기, 특히 유성 롤러 기어 시스템의 상류에 연결된다. 연속 가변 변속기는 벨트 구동부 또는 체인 구동부일 수 있다. 대안적으로, 기어휠-기반의 변속기를 통해서 회전-선형 변속기의 입력-측 요소를 또한 구동할 수 있다. 모든 경우에, 회전-선형 변속기의 상류에 연결되는 변속기는 바람직하게 전기적으로 구동되고, 그에 따라 샤시 작동기는 전체적으로 전기기계적 작동기로 설계된다.

이하의 내용에서, 본 발명의 몇몇 예시적인 실시형태를 도면을 이용하여 더 구체적으로 설명한다.

도 1은 후방 차축 조향 시스템의 전기기계적 샤시 작동기의 도식적인 개략도를 도시한다.
도 2는 모터 차량의 후방 차축 조향 시스템을 위한 샤시 작동기의 상세 부분의 단면도를 도시한다.
도 3은 도 2와 유사한 도면으로 후방 차축 조향 시스템을 위한 샤시 작동기의 대안적인 실시형태를 도시한다.

달리 기재되지 않는 한, 이하의 설명은 모든 예시적인 실시형태에 관한 것이다. 모든 도면에서, 서로 상응하는 또는 기본적으로 동일한 효과를 가지는 부품들은 동일한 참조 부호로 표시되어 있다.

전체적으로 참조 부호 1로서 식별된 샤시 작동기가, 2-차축 차량, 즉 승용차의 후방 차축 조향 시스템에서의 이용을 위해서 제공된다. 그에 따라, 샤시 작동기(1)는 후방 차축 조향 시스템의 조향 작동기를 나타낸다. 전기 모터(2) 및 전기 모터(2)에 의해서 작동되는 변속기 조립체(3)가 샤시 작동기(1)에 할당된다. 전기 모터(2)의 모터 제어기가 참조 부호 27로 표시되어 있다. 변속기 조립체(3)는 연속 가변 변속기(4), 즉 벨트 구동부뿐만 아니라, 연속 가변 변속기(4)의 하류에 연결된, 유성 롤러 기어 시스템 형태의 회전-선형 변속기(5)를 포함한다. 벨트 구동부(4)의 벨트가 참조 부호 6으로 표시되어 있다. 전기 모터(2)의 모터 샤프트에 단단히 연결된 구동 벨트 휠(7)이 벨트(6)에 의해서 출력 벨트 휠(8)에 커플링된다. 출력 벨트 휠(8)은 다시 스핀들 너트(9)에 단단히 연결되고, 스핀들 너트는 회전-선형 변속기(5)의 회전 가능한 입력-측 요소를 나타낸다. 참조 부호 10으로 표시된, 회전-선형 변속기(5)의 상응하는 나사산형 스핀들은 그 출력 요소를 나타낸다.

나사산형 스핀들(10)은 선형 안내부(11, 12)의 도움으로 샤시 작동기(1)의 하우징(13) 내에서 변위 가능하게 안내된다. 연결 요소들(14, 15)은 나사산형 스핀들(10)의 단부들에 위치되고, 이는, 샤시 요소(미도시)를 통해서, 조향되는 차량의 휠에 커플링될 수 있게 한다.

스핀들 너트(9)를 하우징(13) 내에 장착하기 위해서, 2개의 축방향 베어링(16, 17)이 제공된다. 각각의 축방향 베어링(16, 17)은, 베어링 와셔들로서, 하우징 와셔(18) 및 샤프트 와셔(19)를 포함한다. 구체(20)는, 베어링 와셔들(18, 19) 사이에서 롤링하는 롤링 요소로서 작용하고, 케이지(미도시) 내에서 안내될 수 있다.

샤시 작동기(1)는 예비-부하 장치(21)를 더 포함하고, 예비-부하 장치는 축방향 베어링(17)의 하우징 와셔(18)에 축방향 힘을 가한다. 유성 롤러 기어 시스템으로서 설계되는 회전-선형 변속기(5)의 효율은 이러한 축방향 힘에 크게 의존하지 않으나, 상당한 정도로 의존한다. 축방향 힘은, 샤시 작동기(1)의 효율(더 정확하게: 변속기 조립체(3))의 효율이 최소 35% 및 최대 45%가 되도록 그리고 그에 따라 신뢰 가능하게 자가-록킹 범위 이내, 즉 50% 미만이 되도록 하는 방식으로, 예비-부하 장치(21)에 의해서 셋팅된다. 전체 변속기 조립체(3)의 전술한 효율은 연속 가변 변속기(4)의 효율에 회전-선형 변속기(5)의 효율을 곱하는 것으로부터 얻어진다.

도 1에 따른 기구(arrangement)에 적합한 예비-부하 장치(21)의 다양한 구성이 도 2 및 도 3에서 전체적으로 단순화된 형태로 부분적으로 도시되어 있다.

도 2에 따른 예시적인 실시형태에서, 축방향 베어링(16, 17)에 더하여, 2개의 반경방향 베어링(22, 23)을 확인할 수 있다. 도 2에 도시된 설계에서, 반경방향 베어링(22, 23)은 롤링 요소로서 구체(24)를 포함한다. 반경방향 베어링(22, 23)의 롤링 요소(24)는 축방향 베어링(16, 17)의 롤링 요소(20)와 매칭되는 치수를 반드시 가질 필요가 없다. 어떠한 경우에도, 축방향 베어링 기능을 수행하는 롤링 요소(20)의 행(row)이, 반경방향 베어링 기능을 수행하는 롤링 요소(24)가 또한 위에서 롤링하는, 동일 하우징 와셔(18) 상에서 롤링한다.

도 3에 따른 예시적인 실시형태는, 롤링 요소(20)의 정확히 하나의 행이 롤링 베어링(16, 17)에 할당된다는 점에서, 도 2에 따른 예시적인 실시형태와 상이하고, 여기에서, 도 1에서 확인되는 바와 같이, 각도 볼 베어링이 축방향-반경방향 베어링으로서 설계된다. 주 부하 방향이 샤시 작동기(1)의 축방향으로, 즉 나사산형 스핀들(10)의 길이방향으로 정렬되기 때문에, 롤러 베어링(16, 17)은 이러한 경우에 축방향 베어링으로 또한 지칭된다.

모든 예시적인 실시형태에서, 예비-부하 장치(21)는 예비-부하 너트(25)를 포함하고, 상기 예비-부하 너트는 하우징(13) 내로 나사 체결되고 일반적으로 미세 재조정 요소로서 또한 지칭된다. 예비-부하 너트(25)를 하우징(13) 내로 나사 체결하는 것은, 증가되는 예비-부하 및 감소되는 회전-선형 변속기(5)의 효율에 의해서 달성된다.

도 2 및 도 3에서, 벨트(6) 및 출력 벨트 휠(8)이 또한 제한된 범위에서 확인될 수 있다. 출력 벨트 휠(8)은 슬리브(26)를 통해서 서로 상대적으로 회전되지 않는 방식으로 스핀들 너트(9)에 연결되고, 그에 따라 회전-선형 변속기(5)의 변속 요소를 나타낸다.

1 샤시 작동기
2 전기 모터
3 변속기 조립체
4 연속 가변 변속기, 벨트 구동부
5 회전-선형 변속기, 유성 롤러 기어 시스템
6 벨트
7 구동 벨트 휠
8 출력 벨트 휠
9 스핀들 너트
10 나사산형 스핀들
11 선형 안내부
12 선형 안내부
13 하우징
14 연결 요소
15 연결 요소
16 축방향 베어링
17 축방향 베어링
18 하우징 와셔
19 샤프트 와셔
20 롤링 요소, 구체
21 예비-부하 장치
22 반경방향 베어링
23 반경방향 베어링
24 롤링 요소, 구체
25 예비-부하 너트, 미세 재조정 요소
26 슬리브
27 모터 제어기

Claims (10)

1. 출력 측에서, 적어도 하나의 샤시 요소에 커플링되도록 제공되는 회전-선형 변속기(5)를 갖는 샤시 작동기(1)로서, 상기 변속기(5)의 회전가능한 입력-측 요소(9)가 적어도 하나의 축방향 베어링(16, 17)에 의해서 하우징(13) 내에 장착되며, 조절식 예비-부하 장치(21)가 축방향 힘을 상기 축방향 베어링(16, 17)에 가하고, 상기 변속기(5)는 상기 축방향 힘에 의해서 자가-록킹식으로 셋팅되는 것을 특징으로 하는 샤시 작동기(1).
2. 제1항에 있어서,
   상기 예비-부하 장치(21)가, 상기 하우징(13)의 내부 나사산 내로 나사 체결되는 예비-부하 너트(25)를 미세 재조정 요소로서 포함하는 것을 특징으로 하는 샤시 작동기(1).
3. 제2항에 있어서,
   상기 예비-부하 너트(25)가 상기 축방향 베어링(16, 17)의 베어링 요소(18)와 접촉되는 것을 특징으로 하는 샤시 작동기(1).
4. 제3항에 있어서,
   상기 축방향 베어링(16, 17)이 롤러 베어링으로서 설계되는 것을 특징으로 하는 샤시 작동기(1).
5. 제4항에 있어서,
   상기 축방향 베어링(16, 17)이, 축방향 베어링 기능을 수행하는 롤링 요소(20)에 더하여, 반경방향 베어링을 위한 롤링 요소(24)를 포함하고, 상기 롤링 요소(20, 24)의 전부가 하나의 그리고 동일한 베어링 요소(18)와 접촉되는 것을 특징으로 하는 샤시 작동기(1).
6. 제4항에 있어서,
   상기 축방향 베어링(16, 17)이, 상기 축방향 베어링 기능 및 반경방향 베어링 기능 모두를 수행하는 롤링 요소(20)를 포함하는 것을 특징으로 하는 샤시 작동기(1).
7. 제1항 내지 제6항 중 어느 한 항에 있어서,
   유성 롤러 기어 시스템이 상기 회전-선형 변속기(5)로서 제공되는 것을 특징으로 하는 샤시 작동기(1).
8. 제7항에 있어서,
   연속 가변 변속기(4)가 상기 유성 롤러 기어 시스템(5)의 상류에 연결되는 것을 특징으로 하는 샤시 작동기(1).
9. 연속 가변 변속기(4) 및 하류에 연결된 회전-선형 변속기(5)를 포함하는, 샤시 작동기(1)의 2-단 변속기 조립체(3)를 작동시키는 방법으로서, 상기 회전-선형 변속기(5)의 입력-측 요소(9)에는, 미세 재조정 요소(25)에 의해서, 변속기 조립체(3)의 전체적인 효율이 50% 미만으로 유지되도록 하는 방식으로, 상기 회전-선형 변속기(5)의 축방향 베어링(16, 17)에 작용하는 축방향 힘이 가해지는, 방법.
10. 제9항에 있어서,
    상기 전체 변속기 조립체(3)의 효율은, 상기 회전-선형 변속기(5)에 작용하는 축방향 힘에 의해서, 최소 35% 및 최대 45%의 값으로 셋팅되는 것을 특징으로 하는 방법.

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