KR101154208B1 - 웜 기어를 구비한 기어 구동 유닛 - Google Patents

웜 기어를 구비한 기어 구동 유닛 Download PDF

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로베르트 하이츠
수잔느 알브레히트
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로베르트 보쉬 게엠베하
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Abstract

본 발명은 중앙 축방향 연장부(24)를 구비하는, 웜(18)에 의해 구동되는 웜기어(12) 및 내치형부(32)를 구비하고 상기 웜기어(12)와 상호 작용하도록 연결된 금속 피동 피니언(34)을 포함하는 특히 차량 내 가동 부분들의 조정을 위한 기어 구동 유닛(10)에 관한 것이고, 상기 축방향 연장부(24)가 플라스틱 사출 성형 방법에 의해 형성된 외치형부(30)를 포함하며, 상기 외치형부 내에 상기 피동 피니언(34)의 상기 내치형부(32)가 직접 맞물린다.
웜, 웜기어, 피동 피니언, 외치형부, 내치형부, 축방향 연장부.

Description

웜 기어를 구비한 기어 구동 유닛{Gear-drive unit with a worm gear}
도 1은 본 발명에 따른 제 1 기어 구동 유닛의 종단면도.
도 2는 II에 따른 축방향으로 본 평면도.
도 3은 도 1의 라인 III-III에 따른 횡단면도.
도 4는 제 2 기어 구동 유닛의 종단면도.
도 5는 도 4의 라인 V-V을 따라 자른 횡단면도.
*도면의 주요 부호 설명*
10 : 기어 구동 유닛 12 : 웜기어
14 : 하우징 16 : 웜기어 치형부
18 : 웜 20 : 아마추어 샤프트
22 : 전기 모터 24 : 연장부
28 : 베어링 수용부 30 : 외치형부
34 : 피동 소자, 피동 피니언 36 : 클램핑 소자
37 : 고정링 44 : 내부 가장자리
48, 49 : 쇼울더 50 : 피동 치형부
52 : 상승 코일 56 : 연결 소자
58 : 수용부 60 : 내벽
62 : 중공 챔버
본 발명은 독립 청구항 제 1항의 전제부에 따른, 특히 차량 내 가동 부분들의 조정을 위한 기어 구동 유닛에 관한 것이다.
DE 198 04 502 A1에는 전기 모터가 기어단, 예컨대 웜기어 장치를 통해 축방향 연장부를 구비한 기어를 구동시키는 구동 유닛이 공지되어 있다. 기어는 상대 회전 불가능하게 -통상적으로 금속으로 제조된-샤프트에 연결되고, 상기 샤프트의 단부는 세레이션(serration)을 포함하고, 상기 세레이션 상으로 피동 피니언이 축방향으로 슬라이딩된다. 피동 피니언은 스프링 와셔(spring washer)에 의해 축방향으로 고정됨으로써, 스퍼 기어가 축방향으로 한편으로는 로크 와셔(lock washer)의 쇼율더 그리고 다른 한편으로는 하우징의 쇼울더에 접촉한다. 마찰력에 의해 발생된 샤프트의 클램핑 작용을 증대시키기 위해, 샤프트는 순환 홈을 포함하고, 상기 홈 내에 스프링 와셔의 내부 가장자리의 한 에지가 맞물린다. 기어로부터 피동 피니언으로의 토크의 전달은 이 경우 금속 샤프트의 통상적인 세레이션에 의해 이루어지고, 상기 세레이션은 비교적 저렴하게 제조된다.
본 발명의 목적은 차량내 가동 부분들의 조정을 위한 기어 구동 유닛을 제공하는 데 있다.
독립 청구항 제 1항의 특징을 포함하는 본 발명에 따른 기어 구동 유닛은, 외치형부가 웜기어의 축방향 연장부에 형성됨으로써 피동 피니언이 웜기어에 직접 결합되는 장점을 가진다. 이로 인해, 비교적 고비용으로 제조되는, 세레이션 및 클램핑 소자용 홈들의 전단 형성부들을 가진 강 샤프트가 생략된다. 축방향 연장부 및 외치형부를 포함하는 웜기어는 간단하고, 저렴하게 하나의 작업 단계에서 사출 성형 방법에 의해 제조될 수 있다. 강 샤프트의 생략으로 인해 동시에 추가 조립 단계가 생략되는데, 그 이유는 부품의 개수가 감소되기 때문이다.
종속 청구항들에 구현된 조치에 의해 청구항 제 1항에 제시된 특징의 바람직한 실시예 및 개선이 달성된다. 축방향 연장부를 포함하는 웜기어가 강 샤프트에 형상끼워맞춤 결합 방식으로 지지되지 않음으로써, 축방향 연장부의 내부에는 그 조립 이후에도 중공 챔버가 발생하고, 이로 인해 구동기의 전체 중량이 감소된다. 또한 방사 방향 연장부의 내면은 임의로 형성될 수 있고, 그 때문에 저렴하게, 사용된 플라스틱 사출 성형 방법에 매칭될 수 있다.
축방향 연장부 및 피동 피니언용 외치형부와 웜기어의 일체형 제조에 의해, 웜기어는 저렴하게 축방향 연장부의 영역에서 하우징의 상응하는 형상부 내에 지지될 수 있다. 이를 위해 축방향 연장부의 중공 샤프트가 상응하는 표면을 형성하고, 상기 표면의 재료는 하우징 부시의 재료와의 조합을 위해 최적화될 수 있다.
축방향 연장부가 중공 샤프트로 형성됨으로써, 내벽의 성형이 그 안정성 및 제조 방법과 관련하여 최적화될 수 있다. 이 경우 내부 중공 챔버의 원추형 테이 퍼링이 매우 바람직한데, 그 이유는 전단 부하가 감소되는 경우 힘이 수용될 수 있기 때문이다. 이러한 형태는 사출 성형 방법에 의해 매우 저렴하게 제조될 수 있다.
피동 피니언의 축방향 고정을 위해, 축방향 연장부에는 웜기어에 마주놓인 단부에 실린더형 단부 영역이 형성되고, 상기 단부 영역은 원추형 스프링 와셔(conical spring washer)를 수용한다. 상기 원추형 스프링 와셔는 축방향 연장부 및/또는 하우징의 쇼울더에 대해 피동 피니언을 가압함으로써, 소수의 부품으로 피동 피니언의 신뢰할만한 축방향 베어링이 형성된다.
바람직한 방법으로 플라스틱으로 이루어진 축방향 연장부의 단부 영역이 매끄러운 방사 방향 표면으로 형성됨으로써, 클램핑 소자가 축방향으로 단부 영역으로 연속적으로 슬라이딩될 수 있고, 따라서 피동 피니언의 축방향 유격이 제거된다. 클램핑 소자용으로 경질 재료, 예컨대 스프링 강이 사용되면, 상기 클램핑 소자는 더 연성인 단부 영역의 표면에 맞물림으로써, 축방향으로 피동 피니언에 대해 지지된다.
기어 구동 유닛이 예컨대 비상시 수동으로도 구동될 수 있다면, 단부 영역에 마주 놓인 웜기어의 측면에 형상끼워맞춤으로 삽입부가 가압될 수 있다. 상기 삽입부는 예컨대 6각 소켓을 가지고, 하우징을 통해 상기 6각 소켓으로 자유롭게 접근 가능하므로, 경우에 따라 6각 렌치가 삽입된다. 이러한 삽입부는 저렴하게 주조 방법 또는 소결 방법에 의해 제조될 수 있지만, 이로 인해 웜기어 또는 하우징이 구조적으로 변경될 필요 없이, 선택적으로는 생략될 수도 있다.
피동 피니언이 나선형으로 맞물리는 피동 외치형부를 가지는 것이 바람직하고, 상기 피동 외치형부는 예컨대 슬라이딩 루프 조정 장치의 2 개의 평행하게 배치된 상승 코일로 직접 삽입될 수 있다. 이로 인해 추가 기어 구성 부품 및 상승 코일이 생략될 수 있고, 예컨대 기어 구동 유닛의 하우징 내 상응하는 형상부 내에 직접 안내될 수 있다,
플라스틱으로 이루어진 축방향 연장부로부터 금속 피동 피니언으로 토크를 확실하게 전달하기 위해, 플라스틱-금속 치형부는 특수한 형태를 가지고, 상기 형태에서 웜기어의 외치형부와 피동 피니언의 내치형부 사이의 조화를 이룬, 응력이 없는 모멘트 전달이 보장된다. 이 경우 프로파일 이동, 즉 톱니 베이스 및 톱니 헤드는, 더 연성인 플라스틱 재료의 톱니들이 피동 피니언의, 더 경질 재료의 톱니들보다 더 넓게 형성되도록 선택될 수 있다. 이러한 인벌류트 기어(involute gear)의 형성에 의해 본 발명에 따른 재료 조합에서, 정상 치형부에서보다 더 큰 힘이 전달될 수 있다.
도 1에는 웜기어(12)가 회전 가능한 하우징(14) 내에 지지되어 있는, 기어 구동 유닛(10)의 종단면도가 도시된다. 웜기어(12)는 웜기어 치형부(16)를 가지고, 상기 웜기어 치형부는 웜(18)과 맞물리고, 상기 웜은 상대 회전 불가능하게 전기 모터(22)의 아마추어 샤프트(20) 상에 배치된다. 웜기어(12)는 플라스틱 사출 성형부로서 형성되고, 중앙에 실린더형, 축방향 연장부(24)를 가지며, 상기 연장부는 축방향으로 하우징(14)을 통해 연장되며 상기 하우징으로부터 돌출한다. 축방향 연장부(24)는, 웜기어(12)의 방사 방향 베어링 표면으로서 하우징(14)의 베어링 수용부(28)와 상호 작용하는 외부 표면(26)을 가진 중공 샤프트로서 형성된다. 하우징(14)으로부터 돌출한 축방향 연장부(24)의 영역에 방사 방향 외치형부(30)가 형성되고, 상기 외치형부 내에 피동 피니언(34)의 대응하는 내치형부(32)가 맞물린다. 이를 위해 피동 피니언(34)은 웜기어(12)가 하우징(14) 내에 조립된 이후에 축방향으로 외치형부(30)로 슬라이딩될 수 있고, 클램핑 소자(36)에 의해 축방향으로 인장된다. 이를 위해 방사 방향 연장부(24)는 웜기어 치형부(16)에 마주 놓인 단부에서 실린더형 단부 영역(38)을 포함하고, 상기 단부 영역 상에 고정링(37)으로서 형성된 클램핑 소자(36)가 배치된다. 클램핑 소자(36)는 방사 방향 외부 영역(40)을 포함하고, 상기 외부 영역은 피동 소자(34)의 정면측(42)에 지지된다. 피동 피니언(34)을 하우징(14)의 축방향 쇼울더(48)에 대해 진동되지 않도록 가압하기 위해, 클램핑 소자(36)의 내부 가장자리(44)가 실린더형 단부 영역(38)의 방사 방향 표면(46)에 맞물린다. 대안적인 실시예에서 피동 피니언(34)은 축방향 연장부(24)의 쇼울더(49)에 대해 직접 인장되고, 그리고 나서 웜기어(12)는 소정의 축방향 기본 유격을 두고 하우징(14)에 지지된다.
본 실시예에서 실린더형 단부 영역(38)의 표면(46)이 매끄럽게 형성됨으로써, 클램핑 소자(36)는 실린더형 단부 영역(38)에 단 없이 슬라이딩될 수 있다. 클램핑 소자(36)가 웜기어(12)의 플라스틱 재료보다, 예컨대 금속과 같은 더 경질의 재료로 제조되기 때문에, 스프링 소자(36)의 내부 가장자리(44)는 스프링 소자의 조립시 단부 영역(38)의 표면(46) 내로 쉽게 매장된다. 피동 피니언(34)은 피동 치형부(50)를 포함하고, 상기 피동 치형부는 상승 코일(52)내에 직접 맞물리는데 적합하며, 상기 상승 코일은 하우징(14) 내 형상부(54)에 지지된다. 상승 코일(52)이 바람직하게 나선형 코일 치형부를 가지기 때문에, 피동 치형부(50)는 바람직하게 나선형 치형부(51)로서 형성된다. 상승 코일(52)의 안내를 위해 하우징(14)은 형상부(54)를 가짐으로써, 피동 피니언(34)은 추가 기어 소자없이 직접 마주 놓인 2 개의 상승 코일(52)에 맞물릴 수 있다. 상승 코일(52)은 예컨대 슬라이딩 루프 조정 장치의 부분으로서 형성됨으로써, 기어 구동 유닛(10)은 연결 소자(56)에 의해 차체에 고정될 수 있고, 상기 연결 소자는 하우징(14)의 상응하는 수용부(58) 내에 수용된다. 축방향 연장부(24)는 웜기어 치형부(16) 및 외치형부(30)와 일체형으로 형성된다. 축방향 연장부(24)의 내벽(60)은 도 1에 도시된 바와 같이 계단형이지만, 바람직하게 단부 영역(38)까지 매끈한 전이부로 형성되기도 한다. 이 경우 연장부(24)는 중공 샤프트를 형성하고, 상기 중공 샤프트는 완전 조립된 상태에서 내부에 중공 챔버(62)를 포함한다. 연장부(24)의 단부 영역(38)에 마주 놓이도록, 도 1에서 웜기어(12)에 삽입부(64)가 압입되고, 상기 삽입부는 6각 소켓(66)을 가지고, 상기 6각 소켓 내로 6각 렌치가 하우징(14)의 개구(68)를 통해 6각 소켓(66)내로 삽입될 수 있다.
도 2에는 장착된 삽입부(64)의 방향(II)으로의 평면도가 도시된다. 삽입부(64)는 예컨대 금속 소결 부재로서 제조되고, 그의 외부 정면(71)에는 다각 소켓(66)이 형성된다. 삽입부(64)는 여기서 예컨대 2 개의 외부 방사 방향 브리지(70)를 포함하고, 상기 브리지는 상응하는 웜기어(12)의 홈(72)내에 맞물린다. 삽입부(64)와 웜기어(12)의 이러한 형상끼워맞춤 결합부(74)의 형성에 의해 소위 비상 작동시 토크가 수동으로 제공되어 웜기어(12)로 전달될 수 있다. 삽입부(64)를 축방향으로 웜기어(12)의 내부에 고정하기 위해, 삽입부(64) 및/또는 내벽(60)에는 방사 방향 후부(76)가 형성되고, 이로써 삽입부(64)가 기어(12) 내에서 인장된다.
도 3에는 축방향 연장부(24) 상에 조립된 피동 피니언(34)의 라인(III-III)을 따라 자른 단면도가 도시된다. 플라스틱으로 이루어진 축방향 연장부(24)상에 일체형으로 외치형부(30)가 형성되고, 상기 외치형부의 톱니들(31)은 내치형부(32)의 톱니들(33)보다 더 넓게 형성된다. 외치형부(30) 내로 금속 소결 부재로서 형성된 피동 피니언(34)의 대응하는 내치형부(32)가 축방향으로 삽입된다. 플라스틱 부분(24)으로부터 금속 피동 피니언(34)으로의 토크 전달을 위해 치형부(30,32)의 특수한 형상이 사용되고, 상기 형상은 예컨대 금속 샤프트-금속 피니언-연결시 표준적으로 사용된 정상 치형부와는 현저히 다르다.
도 4에는 축방향 연장부(24)가 단부(38)로 향해 원추형으로 테이퍼링되는, 도 1에 따른 구동 유닛(10)의 변형예가 도시된다. 이 경우 연장부(24)는 베어링 수용부(28)의 영역의 큰 직경으로부터 외치형부(30)의 영역의 작은 직경까지 매끄러운 전이부(61)를 가진다. 중공 샤프트로서 형성된 축방향 연장부(24)의 내벽(60)은 이 경우 또한 원추형으로 테이퍼링되고, 이로 인해 상기 부분이 매우 바람직하게 사출 성형부로서 제조된다. 외치형부(30)는 웜기어(12)와 일체형으로 형성되고, 내치형부(32)를 가진 피동 피니언(34)를 수용한다. 축방향 유격 보상을 위해 피동 피니언(34)은 축방향으로 하우징(14)의 축방향 쇼울더(48)에 대해 가압되고, 클램핑 소자(36)에 의해 인장된다.
도 5에는 V-V를 따라 자른 구동 유닛(10)의 횡단면도가 도시되고, 외치형부(30) 및 내치형부(32)는 정상 치형부보다 더 넓은 톱니들(31, 33)을 가진다. 이 경우 인벌류트 기어(30, 32)는 톱니들(31, 33) 사이의 매우 조화로운 전이부(35)를 가짐으로써, 높은 톱니 고정력을 가진 응력이 없는 톱니 결합이 이루어진다. 이로 인해 높은 모멘트가 플라스틱으로 이루어진 웜기어(12)로부터 소결 재료로 이루어진 피동 피니언(34)으로 직접 전달될 수 있다.
도면 및 설명부에 도시된 실시예와 관련하여, 개별 특징 간의 여러가지 조합 가능성이 주어진다. 따라서 예컨대 웜기어(12), 삽입부(64)의 축방향 연장부(24) 및 하우징의 구체적인 디자인이 변경될 수 있고, 본 발명의 본질은, 구동 모멘트가 웜기어(12)로부터 피동 피니언(34)으로 직접 전달된다는 것이다. 이를 위해 플라스틱과 금속 사이의 치형부(30, 32)는 발생하는 구동 모멘트에 매칭될 수 있다. 기어 구동 유닛(10)은 특히 차량내 슬라이딩 루프의 모터식 구동을 위해 적합하지만, 또한 임의의 다른 조정 장치에서도 사용될 수 있다.
본 발명의 목적에 따라 차량내 가동 부분들의 조정을 위한 기어 구동 유닛이 제공된다.

Claims (11)

  1. 중앙 축방향 연장부(24)를 구비하는, 웜(18)에 의해 구동되는 웜기어(12) 및
    내치형부(32)를 구비하고 상기 웜기어(12)와 상호 작용하도록 연결된 금속 피동 피니언(34)을 포함하는 차량 내 가동 부분들의 조정을 위한 기어 구동 유닛(10)에 있어서,
    상기 축방향 연장부(24)가 플라스틱 사출 성형 방법에 의해 형성된 외치형부(30)를 포함하며, 상기 외치형부 내에 상기 피동 피니언(34)의 상기 내치형부(32)가 직접 맞물리는 것을 특징으로 하는 기어 구동 유닛.
  2. 제 1항에 있어서,
    상기 축방향 연장부(24)는 조립된 상태에서 내부에 중공 챔버(62)를 포함하는 것을 특징으로 하는 기어 구동 유닛.
  3. 제 1항 또는 제 2항에 있어서,
    상기 축방향 연장부(24)가 중공 샤프트로서 상기 웜기어(12)와 일체형으로 형성되고, 외부 방사 방향 표면(26)을 포함하고, 상기 표면에 의해 상기 축방향 연장부(24)가 플라스틱으로 이루어진 하우징(14) 내에 회전 가능하게 지지되는 것을 특징으로 하는 기어 구동 유닛.
  4. 제 1항 또는 제 2항에 있어서,
    상기 축방향 연장부(24)가 원추형으로 테이퍼링되는 실린더 재킷형 내벽(60)을 포함하는 것을 특징으로 하는 기어 구동 유닛.
  5. 제 3항에 있어서,
    상기 축방향 연장부(24)가 축방향으로 상기 외치형부(30) 외에 클램핑 소자(36, 37)의 수용을 위한 실린더형 단부 영역(38)을 포함하고, 상기 클램핑 소자에 의해 상기 피동 피니언(34)이 축방향으로 상기 하우징(14)의 쇼울더(48), 상기 축방향 연장부(24)의 쇼울더(49), 또는 상기 하우징(14)의 쇼울더(48) 및 상기 축방향 연장부(24)의 쇼울더(49)에 대해 인장되는 것을 특징으로 하는 기어 구동 유닛.
  6. 제 5항에 있어서,
    상기 단부 영역(38)이 매끄러운 플라스틱 표면(46)을 포함하고, 금속 클램핑 소자(36, 37)는 조립시 단 없이 상기 플라스틱 표면으로 슬라이딩 된 후, 상기 단부 영역(38)의 표면(46)에 매장되는 것을 특징으로 하는 기어 구동 유닛.
  7. 제 1항 또는 제 2항에 있어서,
    상기 웜기어(12) 내로 다각 소켓(66)을 포함하는 삽입부(64)가 축방향으로 삽입될 수 있고, 상기 삽입부(64)는 상기 웜기어(12)와 함께, 토크 전달을 위한 형상끼워맞춤 결합부(74)를 형성하는 것을 특징으로 하는 기어 구동 유닛.
  8. 제 1항 또는 제 2항에 있어서,
    상기 피동 피니언(34)이 나선형으로 맞물린 피동 치형부(50, 51)를 포함하고, 상기 피동 치형부는 적어도 하나의 상승 코일(52)내에 맞물릴 수 있는 것을 특징으로 하는 기어 구동 유닛.
  9. 제 3항에 있어서,
    상기 하우징(14)이 형상부들(54)을 포함하고, 상기 형상부들 내에 상기 피동 치형부(50, 51)로 맞물릴 수 있기 위한 적어도 하나의 상승 코일(52)이 안내되는 것을 특징으로 하는 기어 구동 유닛.
  10. 제 1항 또는 제 2항에 있어서,
    상기 축방향 연장부(24)의 상기 외치형부(30)는 상기 피동 피니언(34)의 상기 내치형부(32)와 함께, 상기 외치형부(30)의 톱니(31)가 상기 내치형부(32)의 톱니(33)보다 더 넓게 형성되는 플라스틱-금속-특수 치형부를 구비하는 것을 특징으로 하는 기어 구동 유닛.
  11. 제 8항에 있어서,
    상기 상승 코일(52)이 슬라이딩 루프 조정 장치의 부분인 것을 특징으로 하는 기어 구동 유닛.
KR1020050049672A 2004-06-12 2005-06-10 웜 기어를 구비한 기어 구동 유닛 KR101154208B1 (ko)

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DE102004028610.8A DE102004028610B4 (de) 2004-06-12 2004-06-12 Getriebe-Antriebseinheit mit einem Schneckenrad

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