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KR900001870B1 - 선운동을 회전운동으로 변환하거나 그 역으로 변환하는 작동장치 - Google Patents

선운동을 회전운동으로 변환하거나 그 역으로 변환하는 작동장치 Download PDF

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KR900001870B1
KR900001870B1 KR1019860004419A KR860004419A KR900001870B1 KR 900001870 B1 KR900001870 B1 KR 900001870B1 KR 1019860004419 A KR1019860004419 A KR 1019860004419A KR 860004419 A KR860004419 A KR 860004419A KR 900001870 B1 KR900001870 B1 KR 900001870B1
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KR
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diaphragm
coupling member
linear motion
gear
rotational
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케이요드 화리볼쯔
죠셉 스튜어트 리차드
댄 오그덴 제프리
Original Assignee
제너럴 모터즈 코오포레이션
제이.엔.비.브레이크웰
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Abstract

내용 없음.

Description

선운동을 회전운동으로 변환하거나 그 역으로 변환하는 작동장치
제1도는 본 발명에 부합되는 바람직한 한형태의 작동장치(다이아프램이 정상위치에 있음)의 종단면도(일부는 입면도).
제2도는 다이아프램이 작동위치에 있는 제1도와 유사한 도면.
제3도는 제2도의 라인 3-3을 따르는 확대도.
제4도는 제2도의 라인 4-4를 따르는 확대도.
제5도는 본 발명에 부합되는 바람직한 다른 형태의 작동장치(다이아프램이 정상위치에 있음)의 종단면도.
제6도는 제5도의 라인 6-6을 따르는 부분도.
제7도는 다이아프램이 작동위치에 있는 제5도와 유사한 도면.
제8도는 제7도의 라인 8-8을 따르는 확대도.
제9도는 제5도의 라인 9-9을 따르는 부분도.
제10도는 제7도의 라인 10-10을 따르는 부분도.
* 도면의 주요부분에 대한 부호의 설명
12, 112 : 캐이스(Casing) 14, 114 : 다이아프램(diaphragm)
16, 116, 18, 118 ; 실(chamber) 20, 120 : 유체통로(fluid passage)
21, 121 : 니플(nipple)
22, 122 : 원추헬리컬 스프링(conical helical spring)
24, 124 : 헬리컬 커플링조립체(helical coupling assembly)
26, 126 : 출력부재(output member)
28, 128 : 커플링부재(coupling member)
32, 132 : 스템(stem) 33, 133 : 통합나사(intergral helix)
34, 134, 143 : 슬롯(slot) 36 : 환형홈(annular groove)
40 : 챔퍼(chamfer) 41 : 스냅피트콜러(snap-fit collar)
129,144 : 포스트(post) 142 : 섹터기어(sector gear)
152 : 피니온 기어(pinion gear) 146, 156 : 나사(screw)
본 발명은 선운동을 회전운동으로 변환하거나 그 역으로 변환하는 작동장치(actuator)에 관한 것이다. 다이아프램 또는 피스톤의 선운동이 출력부재(output member)의 회전운동으로 변환되거나 그역으로 변환되는 형태의 작동장치에 있어서는 미국특허 US-A-4114470등에서 밝혀진 바와 같이, 그들사이에 헬리컬 커플링(helical coupling)을 사용하여 상기 운동변환을 달성한다. 상기 운동변환을 달성하기 위한 다양한 형태의 헬리컬 커플링이 제안되어 왔으나, 그것들은 일반적으로 복잡한 형태를 갖고 많은 부품 및 조립시 많은 시간을 필요로한다. 따라서, 본 발명은 향상되고, 통합된 형태의 헬리컬 커플링을 갖는 작동장치를 제공하여 피스톤 또는 다이아프램의 선운동을 출력부재의 회전운동으로 변환 및 그역으로 변환(작동장치내에서)하는 것이다.
본 발명에 부합되는 작동장치의 특정실시예에 있어서, 헬리컬 커플링은 다이아프램 또는 피스톤내에 끼워 질 수 있도록 주조되어 그것을 통해 확장하여 그것과 상호 결착되는 단순한 커플링 부재를 구성하므로, 통상적으로 요구되는 판 및 죔쇠와의 접촉이 방지된다.
커플링부재는 다이아프램 또는 피스톤의 한쪽측부로부터 확장하여 출력부재내에 있는 슬롯(Slot)내에서 활주가능하게 맞물려 있는 나사(helix)를 포함한다. 커플링 부재는 다이아프램 또는 피스톤의 다른 측부로부터 확장하여 고정결합부재와 맞물려 커플링부재의 회전운동을 차단하고 선운동만을 안내하는 통합안내 및 비회전 부재를 추가포함하므로, 다이아프램 또는 피스톤의 선운동이 커플링부재의 비회전 선운동을 야기시켜 출력부재의 회전운동이 발생되고, 그리고 상기 운동변환에 대한 역변환(회전 운동을 선운동으로)이 가능하다. 또다른 실시예에 있어서, 나사는 출력부재에 연결되어 같이 회전하는 피니온 또는 다른기어와 맞물려 있는 섹터기어(sector gear)내의 슬롯트내에 활주가능하게 맞물려있다.
도면을 통해 본 발명을 상세히 설명한다. 제1도는 차량 가열 및/또는 공기조절기관에 사용되어 피벗 공기 흐름조절도어 또는 밸브(도시되지 않음)를 작동하기 위하여 본 발명에 부합되게 구성된 진공형유압작동장치를 나타낸다. 작동장치는 일반적으로 사출주조된 두부분의 플라스틱케이스(12)를 구성하는데 케이스(12)내부는 탄성중합체 다이아프램(14)에 의해서 한쌍의 실(16) 및 (18)로 나누어진다.
저부 실(16)은 대기에 통해있고, 상부실(18)은 케이스와 통합된 니플(nipple)(21)을 관통하는 통로(20)을 경유해서 기관진공상태와 통해있다. 다이아프램(14)은 실(18)이 대기압 또는 대기압에 가까운 상태에 놓일 경우 원추헬리컬 스프링(22)에 의해서 제1도에 도시된 위치에 놓이지만, 실(18)이 저압력(진공)상태가 됨에 따라 압력차에 의해 다이아프램(14)은 스프링에 반하여 위로 상승하여 제2도에 도시된 작동위치에 놓이게 된다. 다이아프램(14)이 위로 상승할 경우, 헬리컬 커플링 조립체(24)는 상기 다이아프램(14)의 선운동을 출력부재(26)의 회전운동으로 변환시킨다. 상기 출력부재(26)는 케이스의 저단부내에서 회전가능하게 유지되고 작동되는 장치(공기흐름조절도어동)에 외부적으로 적절하게 연결되도록 되어 있다.
헬리컬 커플링조립체(helical coupling assembly)(24)의 부품과 관련하여, 사출주조플라스틱재로 적절하게 다이아프램(14)내에 끼워지도록 주조되어 그것을 통해확장하여 그것과 상호 맞물려 실(16) 및 (18)사이에서 다이아프램의 한쪽단부로부터 다른 단부로의 유체의 관통을 차단하는 커플링부재(28)가 있다. 다이아프램(14) 및 커플링부재(28)를 구성하는 저부조립체는 상부케이스부(30) 및 하부케이스부(31)사이에서 다이아프램(14)의 외변을 압축함으로써 케이스(12)내에서 간단하게 조립된 다음 함께 초음파 용접된다.
커플링부재(28)는 중앙에 위치되고, 직사각형 절단면을 갖고, 유체통로(20)내에서 활주할 수 있고 그리고 통합되어 상부로 확장하는 스템(stem)(32)을 포함한다. 상기 유체통로(20)는 스템(32)과 같은 축상으로 위치된다. 또한, 통로(20)는 커플링부재(28) 및 다이아프램(14)이 회전없이 선형(제1도 및 제2도에서 수직)으로 활주하도록 상응하는 절단면(제3도참조)을 갖고, 상기 활주맞춤상태에서 실(18)과의 공기소통을 충분히 차단하지 않을 정도의 충분한 틈새를 갖는다. 게다가, 커플링부재(28)는 두개의 세로홈 절단면을 갖고 다이아프램(14)의 다른 측부로부터 아래로 확장하고 회전출력부재(26)(제4도참조)의 상단부내에 형성된 유사한 절단면을 갖는 슬롯(34)내에서 활주가능하게 맞물리고 중앙에 위치되는 통합나사(33)를 포함한다.
회전출력부재(26)는 저부케이스부재(31)내의 중앙부에 위치된 개구(38)내에 스냅 맞춤되게 수용되는 환형홈(36)이 제공됨으로써 커플링부재와 동심으로 케이스내에서 축상으로 유지되고 회전가능하게 장치된다. 출력부재(26)의 상단부에는 챔퍼(chamfer)(40)가 제공되어 상기 스냅맞춤 조립을 용이하게 해준다. 저부케이스 부재(31)에는 출력부재(26) 주위로 확장하는 스냅피트콜러(41)가 제공되어 작동되는 장치에 대하여 작동장치를 적절하게 접속되도록 한다.
안내 및 비회전스템(32)은 실(18)이 진공상태 놓일 경우 다이아프램 저부 조립체의 어떠한 회전도 차단해 주기때문에 다이아프램 조립체의 선운동만이 가능하고(즉, 회전운동은 없음), 상기 선운동에 의해 슬롯(34)내의 나사(33)가 작동함으로써 출력부재(26)가 회전운동을 하게 되는데, 이 회전운동량은 진공공급의 양에 정비례한다. 진공상태가 제거되는 경우, 스프링(22)이 작동하여 작동장치를 제1도에 도시된 정상위치로 복쉬시킨다.
출력부재(26)의 회전의 다양도는 단순히 나사(33)에 다양한 나선피치를 제공함으로써 얻어질 수 있다. 게다가, 나사의 나선 비틀림을 단순히 반대로 바꾸어줌으로써, 작동장치는 시계방향 또는 시계반대방향 회전을 제공하도록 구성될 수 있다. 제5도는 본 발명에 부합되게 구성된 진공유압작동장치의 다른 형태를 나타낸다. 작동장치에는 일반적으로 두 부분으로 구성된 사출주조플라스틱케이스(112)를 구성하는데, 케이스(112)의 내부는 탄성중합체다이아프램(114)에 의하여 한쌍의 실(116) 및 (118)로 나누어진다. 저부실(116)은 대기에 통해있고, 상부실(118)은 케이스의 상부측부에 통합된 직각니플(right-angle nipple)(121)을 관통하는 통로(120)를 경유해서 기관진공상태에 통하여있다. 다이아프램(114)은 실(118)이 대기압 또는 대기압에 가까운 상태에 놓일 경우 원추헬리컬 스프링(122)에 의해서 제5도에 도시된 위치에 놓이지만, 실(118)이 진공상태로 됨에 따라 그 압력차에 의해 다이아프램(114)은 스프링에 반하여 상승하여 제7도에 도시된 작동위치에 놓인다.
다이아프램(114)이 상부로 이동할 경우, 헬리컬 커플링조립체(124)는 상기선운동을 출력부재(126)의 회전운동으로 변환시킨다. 상기 출력부재(126)는 케이스의 저측부에 회전가능하게 장치되고 작동되는 장치에 적절하게 연결된다. 헬리컬 커플링조립체(124)의 부품과 관련하여, 사출주조플라스틱재로 다이아프램(114)의 중앙에 끼워지도록 주조되어 그것을 통해 확장하여 그것과 상호 맞물려 실(116) 및 (118) 사이에서 다이아프램의 한쪽 측부로부터 다른측부로 유체가 통과하는 것을 방지하는 커플링부재(128)가 있다.
다이아프램(114)와 커플링부재(118)로 구성된 저부조립체는 상부케이스부(130)와 하부케이스부(131)사이에서 다이아프램의 외단부를 압축함으로써 케이스내에서 간단하게 조립된 다음 함께 초음파 용접된다. 상기 실시예에 있어서, 커플링부재(128) 및 다이아프램(114)은 커플링부재(128)와 통합하여 형성되고 커플링부재(128)로부터 상부로 확장하는 두개의 평형한 스템(132)에 의해서 회전운동없이 선운동만 하도록 제한된다. 스템(132)은 통로(120)의 맞서는 측부의 상부케이스부(130)와 통합하여 형성되고 하부로 확장하는 평형한 가이드포스트(129)사이에서 수용되어 그것을 따라 활주한다. 포스트(129)와 스템(132)은 일반적으로 직사각형 절단면(제8도 참조)을 형성하여 커플링부재(128)의 회전운동을 방지하고 통로(120)가 제1도의 실시예와 같이 틈끼워맞춤을 통하여 실(118)과 소통관계에 놓이도록 하기보다는 오히려 통로(120)가 실(118)에 충분히 열려있도록 한다.
게다가, 커플링부재(128)는 다이아프램(114)의 다른 측부로부터 아래로 확장하고 일반적으로 직사각형 절단면을 갖고 중앙에 위치되는 통합나사(133)를 포함한다. 나사(133)는 섹터기어(142)의 측부내에 형성된 직사각형모양의 슬롯(134)내에서 활주가능하게 맞물리고 저부케이스(131)의 측부내의 활모양의 슬롯(143)을 통하여 틈을 갖고 확장된다.
섹터기어(142)는 저부케이스(131)의 내측부상에서 그것과 통합형성된 포스트(144)와 맞대어 회전가능하게 장치되고 나사(146)에 의해서 유지된다. 섹터기어(142)의 이(teeth)(148)는 근본적으로 작은 직경피치피니온기어(152)와 이(teeth)(150)와 맞물린다. 상기 피니온기어(152)는 텅 및 그르우브죠인트(tongye and groove joint)(154)와 나사(156)에 의해서 출력부재(126)에 고정된다. 출력부재(126)는 저부케이스(131)내의 라운드홀(round hole)(162)내에 회전가능하게 장치된 라운트콜러(collar)(160)을 갖고 소형기어(152)에 의해서 회전가능하게 유지된다.
안내 및 비회전스템(132)이 다이아프램저부조립체의 어떠한 회전도 방지하므로, 실(118)이 진공상태에 놓일 경우 단지 다이아프램조립체의 선운동만이 가능하고, 슬로트(134)내에서 나사(133)의 작동에 의한 출력부재(126)의 회전운동은 섹터기어(142)를 회전시키고, 섹터기어(142)는 출력부재(126)에 연결된 다른기어(152)를 회전시키는데, 출력회전운동의 양은 진공공급의 양에 정비례한다. 출력부재(126)의 회전의 다양도는 단순히 나사(133)에 다양한 나사선피치를 제공함으로써 얻어질 수 있다. 게다가, 출력부재(126)의 회전의 다양도는 단순히 기어(142) 및 (152)에 다양한 직경피치를 제공함으로써 또한 얻어질 수 있다. 게다가, 나사(133)의 나선비틀림을 단순히 반대로 바꿈으로써 작동장치는 시계방향 또는 시계반대방향회전운동을 제공하도록 구성될 수 있다.
본 발명은 진공작동다이아프램형 작동장치에 있어서 바람직한 형태로 기술되어 있지만, 피스톤형작동장치에도 유사하게 사용될 수 있고, 또한 운동변환이 회전운동으로부터 선운동인 곳에 유사하게 사용될 수 있다.

Claims (7)

  1. 한 부재의 선운동을 다른 부재의 회전운동으로 변환하거나 그 역으로 변환하는 작동장치에 있어서, 커플링부재(28)가 상기한부재에 연결되고, 커플링부재(28)가 고정가이드(20)에 맞물려 커플링부재(28)의 회전운동을 차단하고 단지 선운동만을 안내하는 통합 안내 및 비회전부(combined guied and anti-rotation portion)(32)와 상기 다른부재(26)내의 슬롯(34)내에 활주가능하게 맞물려 커플링부재(28)가 비회전선운동을 함에 따라 상기 다른부재(26)의 회전운동을 야기시키는 나사(33)를 포함하는 것을 특징으로 하는 한부재의 선운동을 다른 부재의 회전운동으로 변환하거나 그 역으로 변환하는 작동장치.
  2. 제1항에 있어서, 상기 다른부재(26)가 기어인것을 특징으로 하는 작동장치.
  3. 제1항 또는 제2항에 있어서, 상기 한부재(14)를 구성하는 유압작동다이아프램의 선운동을 헬리컬 커플링에 의해서 상기 다른 부재(26)를 구성하는 출력부재의 회전운동으로 변환하기 위하여, 커플링부재(28)가 다이아프램(14)에 결착되어 그것을 통해 확장하고, 나사(33)가 커플링부재(28)의 일부분을 형성하고, 다이아프램(14)의 한쪽 측부로부터 확장하여 출력부재(26)내의 슬롯(34)에 활주가능하게 맞물려 커플링부재(28)의 비회전선운동에 대해 출력부재(26)의 회전운동을 발생시키고, 그리고 커플링부재(28)의 통합안내 및 비회전부(32)가 다이아프램(14)의 다른측부로부터 확장하여 고정가이드(20)와 활주가능하게 맞물려 커플링부재(28)의 회전운동을 차단하고 단지 선운동만을 안내하므로, 다이아프램(14)의 선운동이 커플링부재(28)의 비회전선운동을 야기시켜 그 선운동에 의해서 슬롯(34)내의 나사(33)가 작동되어 출력부재(26)의 회전운동이 발생되는 것을 특징으로 하는 작동장치.
  4. 제3항에 있어서, 커플링부재(28)가 다이아프램(14)내에 삽입되도록 주조되어 그것을 통해 확장하여 그것과 상호 맞물리고 유체가 다이아프램(14)의 한쪽측부로부터 다른 측부로 흐르는 것을 차단하도록 된 것을 특징으로 하는 작동장치.
  5. 제1항에 있어서, 상기한 부재를 구성하는 유압작동다이아프램(114)의 선운동을 헬리컬 커플링에 의해서 출력부재(126)의 회전운동으로 변환하기 위하여 커플링부재(128)가 다이아프램(114)에 접합되어 그것을 통해 확장하고, 나사(133)가 커플링부재(128)의 일부분을 형성하고 다이아프램(114)의 한쪽 측부로부터 확장하여 제1기어(142)내의 슬롯(134)과 활주가능하게 맞물려 커플링부재(128)의 비회전선운동에 대해 제1기어(142)의 회전운동을 발생시키고, 제2기어(152)가 제1기어(142)와 맞물려 출력부재(126)에 연결되고, 그리고 커플링부재(128)의 통합안내 및 비회전부(132)가 다이아프램(114)의 다른 측부로부터 확장하여 고정가이드(129)에 회전가능하게 맞물려 커플링부재(128)의 회전운동을 차단하고 선운동만을 안내하므로, 다이아프램(114)의 선운동이 커플링부재(128)의 비회전선운동을 발생시켜 이 선운동에 의해 슬롯(134)내의 나사(133)가 작동되고 이 작동에 의해 제1기어(142)가 회전됨에 따라 제2기어(152)가 회전하여 결과적으로 출력부재(126)의 회전운동을 발생시키는 것을 특징으로 하는 작동장치.
  6. 제5항에 있어서, 제1기어(142)가 섹터기어이고 제2기어(152)가 작은 직경피치피니온기어인 것을 특징으로 하는 작동장치.
  7. 제5항 또는 제6항에 있어서, 커플링부재(128)가 다이아프램(114)내에 끼워지도록 주조되어 그것을 통해 확장하여 그것과 상호접속되고 유체가 다이아프램의 한쪽측부로부터 다른 측부로 흐르는 것을 차단하도록 된것을 특징으로하는 작동장치.
KR1019860004419A 1985-06-05 1986-06-04 선운동을 회전운동으로 변환하거나 그 역으로 변환하는 작동장치 Expired KR900001870B1 (ko)

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US741467 1985-06-05
US741,467 1985-06-05

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Publication Number Publication Date
KR870000529A KR870000529A (ko) 1987-02-19
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JP (1) JPS61282607A (ko)
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