KR100847205B1 - 전달비 가변 기구 - Google Patents

Abstract

본 발명은, 제 1의 스티어링 샤프트와 편심 회전판의 회전 전달은, 제 3의 사이클로이드(cycloid) 홈과 제 1의 사이클로이드 홈에 계합하는 제 1의 회전 전달볼 군을 통하여 행하고, 편심 회전판과 제 2의 스티어링 샤프트의 회전 전달은, 제 2의 사이클로이드 홈과 제 4의 사이클로이드 홈에 계합하는 제 2의 회전 전달볼 군을 통하여 행하도록 한 전달비 가변 기구를 제공하는 것이다.

스티어링 샤프트, 편심 회전판, 캐리어, 베어링

Description

전달비 가변 기구{TRANSMISSION RATIO VARYING MECHANISM}

도 1은 본 발명의 실시 형태 1에 관한 전달비 가변 기구의 구성을 도시하는 단면도.

도 2는 에피사이클로이드(epicycloid) 곡선을 설명하는 설명도.

도 3은 하이포사이클로이드(hypocycloid) 곡선을 설명하는 설명도.

도 4는 에피사이클로이드 곡선과 하이포사이클로이드 곡선에 의한 회전 전달을 설명하는 설명도.

도 5는 본 발명의 실시 형태 2에 관한 전달비 가변 기구의 구성을 도시하는 단면도.

도 6은 본 발명의 실시 형태 3에 관한 전달비 가변 기구의 구성을 도시하는 단면도.

도 7은 본 발명의 실시 형태 4에 관한 전달비 가변 기구의 구성을 도시하는 단면도.

(도면의 주요부분에 대한 부호의 설명)

1 : 제 1의 스티어링 샤프트 2 : 제 2의 스티어링 샤프트

3 : 편심 회전판 4 : 캐리어

5 : 베어링 6 : 제 1의 회전 전달볼 군

7 : 제 2의 회전 전달볼 군 8 : 제 1의 외륜

9 : 제 1의 회전 지지볼 군 10 : 제 2의 외륜

11 : 제 2의 회전 지지볼 군 12, 1201 : 제 1의 치차

13 : 하우징 14 : 제 1의 축받이

15 : 제 2의 축받이 16, 1601 : 제 2의 치차

17 : 제 3의 축받이 18 : 캐리어 회전 허용 수단

19 : 캐리어 고정 수단 20 : 전동기

2001, 2002, 2003 : 회전자축 21 : 접속 부재

22 : 영구 자석 23 : 고정자 코일

101 : 제 1의 스티어링 샤프트의 단부

201 : 제 2의 스티어링 샤프트의 단부

102 : 제 1의 오목부 202 : 제 2의 오목부

302 : 제 1의 사이클로이드 홈 303 : 제 2의 사이클로이드 홈

103 : 제 3의 사이클로이드 홈 203 : 제 4의 사이클로이드 홈

122 : 지지부

본 발명은, 차량의 조타 장치 등에 이용되는 전달비 가변 기구에 관한 것으로, 더욱 상세하게는, 운전자가 조작하는 조타 핸들의 조타각과 상기 차량의 조향 차륜의 전타각 사이의 전달 특성을 변화시킬 수 있는 전달비 가변 기구에 관한 것이다.

(배경 기술)

종래, 차량의 조타 장치는, 운전자가 조작하는 조타 핸들과 차량의 조향 차륜 사이에 전달비 가변 기구를 탑재하고, 운전자가 조작하는 조타 핸들의 조타각에 대한 조향 차륜의 전타각의 전달 특성을, 차량의 주행 상태에 따라 변화시키도록 구성되어 있다. 조타 핸들의 조타각에 대한 조향 차륜의 전타각의 전달 특성의 변화는, 일반적으로, 조타 핸들과 일체로 회전하는 스티어링 샤프트와 전타륜을 전타시키는 부재와 일체로 회전하는 스티어링 샤프트의 회전 전달비를 변화시킴에 의해 행하여진다.

이와 같은 조타 장치에 이용되는 전달비 가변 기구로서, 회전 전달비를 가변으로 하는 기구 부분에 파동 치차 기구를 이용한 전달비 가변 기구가 제안되어 있다(예를 들면, 특허 문헌 1 참조). 특허 문헌 1에 나타낸 전달비 가변 기구는, 입력축에 접속되는 스테이터 기어와, 출력축에 연결되는 드리븐 기어(driven gear)와, 전달비를 변화시키기 위한 전동기에 접속된 타원형상의 파동 발생 장치와, 이 파동 발생 장치의 주위에 설치되고 상기 2개의 기어에 동시에 맞물리는 플렉시블 기어에 의해 구성되어 있다.

특허 문헌 1에 나타낸 전달비 가변 기구에 있어서, 스테이터 기어는 입력축 의 회전에 의해 회전하고, 플렉시블 기어는 타원형상의 파동 발생 장치의 주위를 탄성 변형하면서 회전한다. 플렉시블 기어는, 드리븐 기어에도 맞물려 있기 때문에, 플렉시블 기어의 회전은, 드리븐 기어에 접속되어 있는 출력축에 전달된다. 전동기에 의해 파동 발생 장치를 회전시키면, 플렉시블 기어와, 스테이터 기어 및 드리븐 기어의 맞물림 개소도 동기하여 회전한다. 스테이터 기어와 드리븐 기어의 톱니 수가 다르기 때문에, 그 톱니 수 차(差)와 파동 발생 장치의 회전각에 따른 회전이 출력축에 중첩된다.

특허 문헌 1 : 일본 특개2006-44402호 공보

이와 같이 파동 치차를 이용한 종래의 전달비 가변 기구인 경우, 파동 치차 기구의 구조상, 스테이터 기어의 외주로부터 드리븐 기어를 가두도록 입력축을 마련하고 있지만, 입력축에 의해 가두어진 드리븐 기어로부터의 출력축은, 파동 발생 장치에 마련한 관통구멍의 속을 통과하여 외부로 취출할 필요가 있는 등, 구조가 복잡하게 되고, 나아가서는 조립이 곤란하다는 과제가 있다. 또한, 입력축의 회전에 의해, 플렉시블 기어가 변형하면서 회전하기 때문에, 입력축에 부하가 걸린다는 과제가 있다. 또한, 파동 치차 기구의 원리상, 파동 발생 장치의 회전에 대한 출력축상에의 중첩 회전에의 감속비가 커지기 때문에, 파동 발생 장치를 고속으로 회전시킬 필요가 있는 등의 과제가 있다.

본 발명은, 종래의 전달비 가변 기구에서의 상기한 바와 같은 과제를 해결하 기 위해 이루어진 것으로, 간단한 구성으로, 용이하게 전달비를 변화시킬 수 있는 전달비 가변 기구를 제공하는 것을 목적으로 한다.

(과제를 해결하기 위한 수단)

본 발명에 의한 전달비 가변 기구는, 조타 핸들과 일체로 회전하는 제 1의 스티어링 샤프트와 상기 제 1의 스티어링 샤프트와 동축에 배치되고 조향륜을 전타(轉舵)하는 전타 부재와 일체로 회전하는 제 2의 스티어링 샤프트에 결합되고,

상기 제 1의 스티어링 샤프트와 상기 제 2의 스티어링 샤프트 사이의 회전 전달을 행함과 함께 그 회전 전달비를 변화시킬 수 있는 전달비 가변 기구로서,

상기 제 1의 스티어링 샤프트와 상기 제 2의 스티어링 샤프트에 각각 대향하여 배치되고 이들의 스티어링 샤프트에 대해 편심하여 회전 가능하게 마련된 편심 회전판과,

상기 편심 회전판을 회전 가능하게 지지함과 함께 상기 제 1의 스티어링 샤프트와 상기 제 2의 스티어링 샤프트에 대해 동축으로 회전 가능하게 마련된 캐리어와, 상기 캐리어를 회전시키는 캐리어 구동 수단을 구비하고,

상기 편심 회전판은, 상기 제 1의 스티어링 샤프트에 대향하는 표면에 사이클로이드 곡선에 의거하여 구성된 제 1의 사이클로이드 홈을 구비함과 함께 상기 제 2의 스티어링 샤프트에 대향하는 표면에 사이클로이드 곡선에 의거하여 구성된 제 2의 사이클로이드 홈을 구비하고,

상기 제 1의 스티어링 샤프트는, 상기 편심 회전판에 대향하는 표면에 사이클로이드 곡선에 의거하여 구성된 제 3의 사이클로이드 홈을 구비하고,

상기 제 2의 스티어링 샤프트는, 상기 편심 회전판에 대향하는 표면에 사이클로이드 곡선에 의거하여 구성된 제 4의 사이클로이드 홈을 구비하고,

상기 제 1의 사이클로이드 홈과 상기 제 2의 사이클로이드 홈은 상기 편심 회전판의 축심과 동심으로 형성되고, 상기 제 3의 사이클로이드 홈과 상기 제 4의 사이클로이드 홈은 상기 제 1의 스티어링 샤프트 및 제 2의 스티어링 샤프트의 축심과 동심으로 형성되고,

상기 제 1의 스티어링 샤프트와 상기 편심 회전판은, 상기 제 3의 사이클로이드 홈과 상기 제 1의 사이클로이드 홈에 각각 계합하는 제 1의 회전 전달볼 군을 통하여 회전 전달이 행하여지고,

상기 편심 회전판과 상기 제 2의 스티어링 샤프트는, 상기 제 2의 사이클로이드 홈과 상기 제 4의 사이클로이드 홈에 각각 계합하는 제 2의 회전 전달볼 군을 통하여 회전 전달이 행하여지고,

상기 제 1 내지 제 4의 사이클로이드 홈은, 상기 제 1의 스티어링 샤프트와 상기 편심 회전판 사이의 회전 전달비와 상기 제 2의 스티어링 샤프트와 상기 편심 회전판 사이의 회전 전달비를 다르게 하도록 구성되고, 상기 구동원에 의해 상기 캐리어를 회전시킴에 의해, 상기 제 1의 스티어링 샤프트와 상기 제 2의 스티어링 샤프트 사이의 회전 전달비를 변화시키도록 한 것이다.

(실시 형태 1)

도 1은 본 발명의 실시 형태 1에 관한 전달비 가변 기구의 구성을 도시하는 단면도이다. 도 1에서, 제 1의 스티어링 샤프트(1)는, 볼베어링으로 이루어지는 제 1의 축받이(14)에 의해 하우징(13)에 회전 자유롭게 지지되어 있고, 운전자가 조타하는 조타 핸들(도시 생략)과 일체가 되어 회전한다.

이 제 1의 스티어링 샤프트(1)의 단부(端部)(101)는 원반형상으로 구성되고, 그 외주부에 제 1의 홈(102)이 고리형상으로 형성되어 있다. 제 2의 스티어링 샤프트(2)는, 제 1의 스티어링 샤프트(1)와 동축에 배치되고, 볼베어링으로 이루어지는 제 2의 축받이(15)에 의해 하우징(13)에 회전 자유롭게 지지되어 있다. 이 제 2의 스티어링 샤프트(2)의 단부(201)는 원반형상으로 구성되고, 그 외주부에 제 2의 홈(202)이 고리형상으로 형성되어 있다.

제 1의 스티어링 샤프트(1)의 단부(101)의 외주부에는, 제 1의 홈(102)에 계합하는 제 1의 회전 지지 폴 군(群)(9)을 통하여 제 1의 외륜(8)이 회전 자유롭게 장착되어 있다. 제 2의 스티어링 샤프트(2)의 단부(201)의 외주부에는, 제 2의 홈(202)에 계합하는 제 2의 회전 지지볼 군(11)을 통하여 제 2의 외륜(10)이 회전 자유롭게 장착되어 있다. 제 1의 외륜(8) 및 제 2의 외륜(10)의 외주면은, 대략 원통형상으로 형성된 캐리어(4)의 내주면에 고정되어 있다. 캐리어(4)는, 제 1의 회전 지지볼 군(9)과 제 1의 외륜(8), 및 제 2의 회전 지지볼 군(11)과 제 2의 외륜(10)을 통하여, 제 1의 스티어링 샤프트(1)의 단부(101) 및 제 2의 스티어링 샤프트(2)의 단부(201)에 회전 자유롭게 지지되어 있다.

원반형상으로 형성된 편심 회전판(3)은, 제 1의 스티어링 샤프트(1)의 단 부(101)와 제 2의 스티어링 샤프트(2)의 단부(201) 사이에 배치되고, 그 양측부의 표면은, 제 1의 스티어링 샤프트(1)의 단부(101)의 표면과, 제 2의 스티어링 샤프트(2)의 단부(201)의 표면에 각각 간격을 두고 대향되어 있다. 이 편심 회전판(3)은, 캐리어(4)의 내주면에 침상(針狀) 굴림대로 이루어지는 베어링(5)을 통하여 회전 자유롭게 지지되어 있다. 또한, 편심 회전판(3)의 축심(301)은, 제 1의 스티어링 샤프트(1) 및 제 2의 스티어링 샤프트(2)의 축심(100)으로부터 소정 거리만큼 벗어나 배치되어 있고, 편심 회전판(3)은, 제 1의 스티어링 샤프트(1) 및 제 2의 스티어링 샤프트(2)에 대해 편심하여 회전한다.

제 1의 스티어링 샤프트(1)의 단부(101)의 표면에 대향하는 편심 회전판(3)의 표면에는, 후술하는 하이포사이클로이드 곡선에 의거하여 구성된 제 1의 사이클로이드 홈(302)이 형성되어 있다. 한편, 제 2의 스티어링 샤프트(2)의 단부(201)의 표면에 대향하는 편심 회전판(3)의 표면에는, 후술하는 하이포사이클로이드 곡선에 의거하여 구성된 제 2의 사이클로이드 홈(302)이 형성되어 있다. 이들의 제 1의 사이클로이드 홈(302) 및 제 2의 사이클로이드 홈(303)은 편심 회전판(3)과 동심으로 형성되어 있다.

제 1의 스티어링 샤프트(1)의 단부(101)의 표면에는, 후술하는 에피사이클로이드 곡선에 의거하여 구성된 제 3의 사이클로이드 홈(103)이 형성되어 있다. 또한, 제 2의 스티어링 샤프트(2)의 단부(201)의 표면에는, 후술하는 에피사이클로이드 곡선에 의거하여 구성된 제 4의 사이클로이드 곡선(203)이 형성되어 있다. 이들의 제 3의 사이클로이드 홈(103) 및 제 4의 사이클로이드 홈(203)은, 제 1의 스티 어링 샤프트(1) 및 제 2의 스티어링 샤프트(2)와 동심으로 형성되어 있다.

제 1의 회전 전달 폴 군(6)은, 제 1의 스티어링 샤프트(1)의 단부(101)의 표면과 편심 회전판(3)의 한쪽의 표면 사이에 배치되고, 후술하는 바와 같이 제 3의 사이클로이드 홈(103)과 제 1의 사이클로이드 홈(302)의 각각에 전동(轉動) 가능하게 계합하고 있다. 제 2의 회전 전달볼 군(7)은, 제 2의 스티어링 샤프트(2)의 단부(201)의 표면과 편심 회전판(3)의 다른쪽의 표면 사이에 배치되고, 후술하는 바와 같이 제 2의 사이클로이드 홈(303)과 제 4의 사이클로이드 홈(203)의 각각에 전동 가능하게 계합하고 있다. 또한, 후술하는 바와 같이, 제 1의 스티어링 샤프트(1)와 제 2의 스티어링 샤프트(2)는, 캐리어(4)에 의해, 편심 회전판(3)의 방향으로 압력이 가하여져 있다.

고리형상의 산치차(umbrella gear)로 구성된 제 1의 치차(12)는, 그 원반형상으로 형성된 지지부(122)의 외주면이 캐리어(4)의 내주면에 고정되어 있고, 캐리어(4)와 일체로 회전한다. 또한, 제 1의 치차(12)는, 중심부에 중심구멍(121)을 구비하고, 그 중심구멍(121)을 제 2의 스티어링 샤프트(2)가 관통하고 있다. 고리형상의 산치사로 구성된 제 2의 치차(16)는, 제 1의 치차(12)에 맞물려 있다. 제 1의 치차(12)는 캐리어(4)의 축심과 동일 직선상에 축심을 가지며, 제 2의 치차(16)는 캐리어(4)의 축심의 방향과 직교하는 방향의 축심을 갖는다.

하우징(13)은, 거의 원통형상으로 형성되고, 그 내부에 제 1의 스티어링 샤프트(1)의 단부(101), 및 제 2의 스티어링 샤프트(2)의 단부(201), 캐리어(4), 제 1의 치차(12) 및 제 2의 치차(16)를 수납하고 있다.

캐리어 구동 수단을 구성하는 전동기(20)는, 하우징(13)의 외면부에 고정되어 있고, 그 회전자축(2001)의 단부와 제 2의 치차(16)는 일체로 고정되어 있다. 또한, 전동기(20)의 회전자축(2001) 및 제 2의 치차(16)는, 볼베어링으로 이루어지는 제 3의 축받이(17)에 의해 회전 자유롭게 지지되어 있다. 전동기(20)는, 제 2의 치차(16)를 회전시킴에 의해 제 1의 치차(12)를 통하여 캐리어(4)를 회전시킨다. 하우징(13)의 외면부에 마련된 캐리어 고정 수단(19)은, 제 2의 치차(16)의 회전을 금지함에 의해 제 1의 치차(12)를 통하여 캐리어(4)의 회전을 금지한다. 캐리어 고정 수단(19)은, 솔레노이드(도시 생략)의 온(on)에 의해 구동되는 고정 폴(도시 생략)과, 이 고정 폴에 계합할 수 있는 고정 홈을 가지며 제 2의 치차(16)에 고정된 캐리어 고정 회전판(도시 생략)으로 구성되어 있다.

캐리어 고정 수단(19)의 솔레노이드가 오프(비통전)일 때에, 고정 폴이 캐리어 고정 회전판의 고정 홈에 계합하여 캐리어 고정 회전판의 회전을 금지하고, 제 2의 치차(16) 및 제 1의 치차(12)를 통하여 캐리어(4)의 회전을 금지한다. 또한, 솔레노이드의 온(통전)에 의해, 고정 폴과 캐리어 고정 회전판의 고정 홈과의 계합이 풀리어, 캐리어 고정 회전판은 회전 가능하게 되고, 캐리어(4)는 회전 가능하게 된다. 또한, 솔레노이드의 온에 의해 고정 폴을 고정 홈에 계합시켜서 캐리어(4)를 고정하고, 솔레노이드의 오프에 의해 그 계합을 풀어서 캐리어(4)의 회전을 가능하게 하여도 좋지만, 솔레노이드의 오프시에 캐리어(4)를 고정하고, 솔레노이드의 온시에 캐리어(4)의 회전을 허용하도록 구성하는 것이 바람직하다. 또한, 고정 폴에 계합하는 고정 홈 대신에, 고정 폴에 계합하는 고정 구멍을 마련하여도 좋다.

캐리어 고정 수단(19)과 제 2의 치차(16) 사이에, 캐리어 회전 허용 수단(18)이 마련되어 있다. 이 캐리어 회전 허용 수단(18)은, 캐리어 고정 수단(19)에 의해 캐리어(4)가 고정된 상태인 때에, 제 1의 스티어링 샤프트(1)와 제 2의 스티어링 샤프트(2) 사이에 과대한 토오크가 가하여져서, 캐리어 고정 수단(19)에 소정치 이상의 힘이 가하여진 때, 제 2의 치차(16)의 회전을 허용하여 캐리어(4)의 회전을 가능하게 하는 것으로, 제 1 내지 제 4의 사이클로이드 홈(302, 303, 103, 203)을 이용한 타각(舵角) 중첩 기구가 파괴되는 것을 방지한다. 캐리어 회전 허용 수단(18)은, 전술한 고정구를 갖는 캐리어 고정 회전판과 제 2의 치차(16)의 접속 부분에 소정치 이상의 토오크가 가하여진 때에 제 2의 치차(16)의 회전을 허용하는, 이른바 토오크 리미터에 의해 구성할 수 있다.

다음에, 편심 회전판(3)과, 제 1의 스티어링 샤프트(1)와, 제 2의 스티어링 샤프트(2)의 각 표면에 형성되어 있는 제 1 내지 제 4의 사이클로이드 홈(302, 303, 103, 203)에 관해 설명한다. 편심 회전판(3)의 양측부의 표면에 각각 형성된 제 1의 사이클로이드 홈(302)과 제 2의 사이클로이드 홈(303)은, 각각 하이포사이클로이드 곡선에 의거하여 구성되고, 제 1의 스티어링 샤프트(1)의 단부(101)의 표면에 형성된 제 3의 사이클로이드 홈(103)과, 및 제 2의 스티어링 샤프트(2)의 단부(201)의 표면에 형성된 제 4의 사이클로이드 홈(203)은, 각각 에피사이클로이드 곡선에 의거하여 구성되어 있다.

우선 처음으로, 에피사이클로이드 곡선에 관해 설명한다. 도 2는 에피사이클로이드 곡선의 설명도이다. 도 2에서 (c)에 도시하는 에피사이클로이드 곡선(Ec) 은, (a) 및 (b)에 도시하는 바와 같이, 작은원(Cs)의 외주에 접하도록 큰원(Cr)을 배치하고, 이 큰원(Cr)을 작은원(Cs)에 접하게 하면서 회전시킨 때, 큰원(Cr)상의 1점(P)이 그리는 궤적이다. 여기서, 큰원(Cr)의 반경을 Rr, 큰원(Cr)과 작은원(Cs)의 반경의 차를 dR로 한다. 도 2의 (a)에 도시하는 위치로부터 큰원(Cr)의 회전이 스타트하고, 큰원(Cr)이 작은원(Cs)의 주위를 정확히 1회전(360°)한 때, 도 2의 (b)에 도시하는 위치가 된다.

이때, 큰원(Cr)의 둘레 길이와 작은원(Cs)의 둘레 길이의 차에 의해, 큰원(Cr)은, 도 2의 (a)의 위치로부터 (b)의 위치로 회전하게 되고, 큰원(Cr)상의 1점(P)의 궤적은 도 2의 (b)에 도시하는 Ec로 된다. 지금, 이 큰원(Cr)의 회전각을 θ라고 하면, 이 회전각(θ)은 다음 식(1)로 표시된다.

[수식 1]

따라서, 큰원(Cr)상의 1점(P)이, 도 2의 (a)에 도시하는 최초의 위치로 되돌아오기 위해서는, 큰원(Cr)의 반경(Rr)은, 큰원(Cr)과 작은원(Cs)의 반경의 차(dR)의 배수(倍數)여야 한다. 또한, 큰원(Cr)과 작은원(Cs)의 접점의 회전각도를 φ라고 하면, 식(1)로부터 큰원(Cr)의 회전각(θ)은 다음 식(2)로 표시된다.

[수식 2]

단, mod(φ, 360)은, φ을 360°로 나눌때의 잉여를 나타낸다.

다음에, 큰원(Cr)이 도 2의 (a)에 도시하는 위치로부터 회전을 시작하고, 처음으로 큰원(Cr)상의 1점(P)이 작은원(Cs)상에 접한 때의 큰원(Cr)의 회전각도를 Ψ라고 하면, 식(2)과, 큰원(Cr)의 회전각도(θ)와, 큰원(Cr)과 작은원(Cs)의 접점의 회전각도인 [mod(φ,360)]가 일치하기 때문에 다음 식(3)이 성립한다.

[수식 3]

식 3을, Ψ에 관해 풀면, 다음 식(4)를 얻을 수 있다.

[수식 4]

식(4)는, 작은원(Cs)상에, 큰원(Cr)상의 1점(P)이 각도(Ψ)마다 접하는 것을 의미하고 있다. 따라서, 식(4)로부터, 에피사이클로이드 곡선(Ec)의 반복의 수(파수(波數))(n)는, 다음 식(5)로 표시된다.

[수식 5]

다음에, 하이포사이클로이드 곡선에 관해 설명한다. 도 3은, 하이포사이클로이드 곡선의 설명도이다. 도 3의 (c)에 도시하는 하이포사이클로이드 곡선(Hc)은, (a) 및 (b)에 도시하는 바와 같이, 큰원(Cl)의 내주에 접하도록 작은원(Cr)을 배치하고, 이 작은원(Cr)을 큰원(Cl)에 내접시키면서 회전시킨 때, 작은원(Cr)상의 1점(P)이 그리는 궤적이다. 여기서, 작은원(Cr)의 반경(Rr)과 큰원(Cl)의 반경의 차를 dR로 한다. 도 3의 (a)에 도시하는 위치로부터 작은원(Cr)의 회전이 스타트하고, 작은원(Cr)이 큰원(Cl)의 내주를 정확히 1회전(360°)한 때, 도 3의 (b)에 도시하는 위치가 된다.

이때, 작은원(Cr)의 둘레 길이와 큰원(Cl)의 둘레 길이의 차에 의해, 작은원(Cr)은, 도 3의 (a)의 위치로부터 (b)의 위치로 회전하게 되고, 작은원(Cr)상의 1점(P)의 궤적은 도 3의 (b)에 도시하는 Hc가 된다. 지금, 이 작은원(Cr)의 회전각을 θ라고 하면, 이 회전각(θ)은, 다음 식(6)으로 표시된다.

[수식 6]

따라서, 작은원(Cr)상의 1점(P)이, 최초의 위치로 되돌아오기 위해서는, 작 은원(Cr)의 반경(Rr)은, 작은원(Cr)의 반경(Rr)과 큰원(Cl)의 반경의 차(dR)의 배수이어야 한다. 또한, 작은원(Cr)과 큰원(Cl)의 접점의 회전각도를 φ라고 하면, 식(6)으로부터 작은원(Cr)의 회전각(θ)은 다음 식(7)로 표시된다.

[수식 7]

단, mod(φ,360)는, φ을 360°로 나눈 때의 잉여를 나타낸다.

다음에, 작은원(Cr)이 도 3의 (a)의 위치로부터 회전을 시작하고, 처음으로 작은원상의 1점(P)이 큰원(Cl)상에 접할 때의 작은원(Cr)의 회전각도를 Ψ라고 하면, 식(7)과, 작은원(Cr)의 회전각도(θ)와, 작은원(Cr)과 큰원(Cl)의 접점의 각도인 [mod(φ,360)]가 일치함에 의해 다음 식(8)이 성립한다.

[수식 8]

식(8)을, Ψ에 관해 풀면 다음 식(9)을 얻을 수 있다.

[수식 9]

식(9)는. 큰원(Cl)에 작은원(Cr)상의 1점(P)이 각도(Ψ)마다 접하는 것을 의 미하고 있다. 따라서, 식(9)로부터, 하이포사이클로이드 곡선(Hc)의 반복의 수(파수)(n)는, 다음 식(10)으로 표시된다.

[수식 10]

다음에, 도 4에 의거하여, 에피사이클로이드 곡선(Ec)과 하이포사이클로이드 곡선(Hc)의 조합에 의한 회전 전달에 관해 설명한다. 도 4의 (a)는, 에피사이클로이드 곡선(Ec)의 중심과 하이포사이클로이드 곡선(Hc)의 중심을 겹쳐서 표시하고 있고, 에피사이클로이드 곡선(Ec)의 큰원(Cr)과 하이포사이클로이드 곡선(Hc)의 작은원(Cr)의 반경을 동일한 Rr로 한 것이다. 이 반경(Rr)의 원을 기준원이라고 칭한다. 또한, 도 4의 (a)는, 에피사이클로이드 곡선(Ec)에서의 큰원(Cr)과 작은원(Cs)의 반경의 차와, 하이포사이클로이드 곡선(Hc)에서의 큰원(Cl)과 작은원(Cr)의 반경의 차를 동일한 dR로 하여 각각의 사이클로이드 곡선을 형성한 것이다.

도 4의 (b)는, 에피사이클로이드 곡선(Ec)의 중심과 하이포사이클로이드 곡선(Hc) 라는 중심을, [2×dR]만큼 편심시켜서 도시하고 있다. 이와 같이 에피사이클로이드 곡선(Ec)과 하이포사이클로이드 곡선(Hc)을 편심시키면, 도 4의(c)에 도시하는 바와 같이, 에피사이클로이드 곡선(Ec)과 하이포사이클로이드 곡선(Hc)은, [Rr/dR]개의 접점(ba)을 갖는다.

다음에, 에피사이클로이드 곡선(Ec)과 하이포사이클로이드 곡선(Hc)을 접하면서 회전시키는 것을 생각한다. 도 4의 (d)는, 회전의 초기의 상태를 도시하고 있 다. 도 4의 (e)는, 에피사이클로이드 곡선(Ec)과 하이포사이클로이드 곡선(Hc)을 접하면서 회전시키고 있는 상태를 도시하고 있다. 도 4의 (f)는, 에피사이클로이드 곡선(Ec)을 정확히 1회전(1파(波) 회전)시킨 때의 상태를 도시하고 있고, 하이포사이클로이드 곡선(Hc)도 정확히 1회전(1파 회전)하고 있는 것을 도시하고 있다. 즉, 에피사이클로이드 곡선(Ec)의 파수를 ne, 하이포사이클로이드 곡선(Hc)의 파수를 nh라고 하면, 각각 식(5)와 식(10)에 의해, 에피사이클로이드 곡선(Ec)의 파수(ne), 하이포사이클로이드 곡선(Hc)의 파수(nh)는, 다음 식(11)에 의해 표시된다.

[수식 11]

따라서, 에피사이클로이드 곡선(Ec)과 하이포사이클로이드 곡선(Hc)의 회전 전달비(변속비라고도 하지만, 이하의 설명에서는, 회전 전달비라고 칭한다)(G)는, 식(11)로부터, 다음 식(l2)로 된다.

[수식 12]

다음에, 본 발명의 실시 형태 1에 의한 전달비 가변 기구에 관해, 그 구성을 보다 구체적으로 설명한다. 도 1에서, 제 1의 스티어링 샤프트(1)에는, 전술한 바와 같이 제 3의 사이클로이드 홈(103)이 형성되어 있다. 이 제 3의 사이클로이드 홈(103)은, 전술한 에피사이클로이드 곡선(Ec)에 의거하여 구성되어 있고, 그 기준원의 반경을 Rr1로 하고, 큰원과 작은원의 반경의 차를 dR로 한다. 제 3의 사이클로이드 홈(103)에 대향하는 편심 회전판(3)에 형성된 제 1의 사이클로이드 홈(302)은, 전술한 하이포사이클로이드 곡선(Hc)에 의거하여 구성되어 있고, 그 기준원의 반경은, 제 3의 사이클로이드 홈의 기준원의 반경과 동일한 Rr1이고, 또한, 큰원과 작은원의 반경의 차는, 제 3의 사이클로이드 홈(103)에서의 큰원과 작은원의 반경의 차와 동일한 dR이다. 여기서, 반경(Rr1)의 기준원을 제 1의 기준원이라고 칭한다.

편심 회전판(3)은, 그 축심(301)이, 제 1의 스티어링 샤프트(1)의 축심(100)에 대해 [2xdR]만큼 편심하여, 캐리어(4)에 의해 회전 자유롭게 지지되어 있다. 따라서, 전술한 바와 같이, 제 1의 사이클로이드 홈(302)과 제 3의 사이클로이드 홈(103)의 접점(ba)은, [Rr1/dr]개로 되고, 이 접점(ba)의 개소에, 제 1의 회전 전달볼 군(6)이 배치되어 있다. 즉, 제 1의 회전 전달볼 군(6)은, 제 1의 사이클로이드 홈(302)과 제 3의 사이클로이드 홈(103)의 상대 위치 관계를 구속하는 작용을 가지며, 제 1의 스티어링 샤프트(1)의 회전을, 편심 회전판(3)에 전달한다.

제 1의 스티어링 샤프트(1)와 편심 회전판(3)의 회전 전달비(G1)는, 다음 식(13)에 의해 구하여진다.

[수식 13]

제 2의 스티어링 샤프트(2)에는, 제 4의 사이클로이드 홈(203)이 형성되어 있다. 이 제 4의 사이클로이드 홈(203)은, 전술한 에피사이클로이드 곡선(Ec)에 의거하여 구성되어 있고, 그 기준원의 반경을 Rr2로 하고, 큰원과 작은원의 반경의 차를 dR로 한다. 제 4의 사이클로이드 홈(203)에 대향하는 편심 회전판(3)에 형성된 제 2의 사이클로이드 홈(303)은, 전술한 하이포사이클로이드 곡선(Hc)에 의거하여 구성되어 있고, 그 기준원의 반경은, 제 4의 사이클로이드 홈의 기준원의 반경과 동일한 Rr2이고, 또한, 큰원과 작은원의 반경의 차는, 제 4의 사이클로이드 홈(203)에서의 큰원과 작은원의 반경의 차와 동일한 dR이다. 여기서, 반경(Rr2)의 기준원을 제 2의 기준원이라고 칭한다.

제 4의 사이클로이드 홈(203)과 제 2의 사이클로이드 홈(303)의 관계는, 제 3의 사이클로이드 홈(103)과 제 1의 사이클로이드 홈(302)의 관계에 대해, 기준원의 반경이 다른 이외는 동일하다.

전술한 바와 같이 편심 회전판(3)은, 그 축심(301)이, 제 1의 스티어링 샤프트(1)의 축심(100)에 대해 [2xdR}만큼 편심하여, 캐리어(4)에 의해 회전 자유롭게 지지되어 있다. 따라서, 전술한 바와 같이, 제 2의 사이클로이드 홈(303)과 제 4의 사이클로이드 홈(203)의 접점(ba)은, [Rr2/dr]개로 되고, 이 접점(ba)의 개소에, 제 2의 회전 전달볼 군(7)이 배치되어 있다. 즉, 제 2의 회전 전달볼 군(7)은, 제 2의 사이클로이드 홈(303)과 제 4의 사이클로이드 홈(203)의 상대 위치 관계를 구속하는 작용을 가지며, 편심 회전판(3)의 회전을 제 2의 스티어링 샤프트(2)에 전달한다.

제 1의 스티어링 샤프트(1)와 제 2의 스티어링 샤프트(2)는, 동축으로 배치되어 있고, 따라서, 제 1의 사이클로이드 홈(302)과 제 3의 사이클로이드 홈(103)의 편심치(偏心値)와, 제 2의 사이클로이드 홈(303)과 제 4의 사이클로이드 홈(203)의 편심치는, 동일한 값[2×dR]이다.

여기서, 편심 회전판(3)과, 제 2의 스티어링 샤프트(2)의 회전 전달비(G2)는, 다음 식(14)에 의해 구하여진다.

[수식 14]

따라서, 제 1의 스티어링 샤프트(1)와 제 2의 스티어링 샤프트(2)의 회전 전달비(Gs)는, 다음 식(l5)에 의해 구하여진다.

[수식 15]

다음에, 제 1의 스티어링 샤프트(1)를 고정하고, 캐리어(4)를 제 1의 스티어 링 샤프트(1)에 대해 1회전시킨 때의 제 2의 스티어링 샤프트(2)의 회전에 관해 설명한다. 우선, 제 1의 스티어링 샤프트(1)와 캐리어(4)와 제 2의 스티어링 샤프트(2)를 일체로 하여 각도(δ)만큼 회전시키면, 당연히, 캐리어(4), 제 2의 스티어링 샤프트(2)도 각도(δ)만큼 회전한다. 여기서, 이 상태로부터, 제 1의 스티어링 샤프트(1)만을 각도(-δ), 즉 반대 방향으로 각도(δ)만큼 회전시켰다고 하면, 제 1의 스티어링 샤프트(1)를 회전시키지 않고 캐리어(4)만을 각도(δ)만큼 회전시킨 것과 동등하게 된다. 따라서, 제 1의 스티어링 샤프트(1)만을 각도(-δ)만큼 회전시킨 경우, 제 2의 스티어링 샤프트(2)는, 식(15)에 표시한 회전 전달비(Gs)에 의거하여 회전한다.

그래서, 제 1의 스티어링 샤프트(1)를 고정하고, 캐리어(4)를 각도(δ)만큼 회전시키면, 제 2의 스티어링 샤프트(2)의 회전각도(ω)는, 다음 식(16)에 의해 구할 수 있다.

[수식 16]

따라서, 캐리어(4)에 대한 제 2의 스티어링 샤프트(2)에의 회전 전달비(Ga)는, 다음 식(17)에 의해 구하여진다.

[수식 17]

이상 설명한 것을 종합하면, 제 1의 스티어링 샤프트(1)의 회전각을 θ1, 캐리어(4)의 회전각을 θc라고 하면, 제 2의 스티어링 샤프트(2)의 회전각(θ2)은, 다음 식(18)에 의해 표시할 수가 있다.

[수식 18]

이와 같이, 제 2의 스티어링 샤프트(2)의 회전각(θ2)은, 제 1의 스티어링 샤프트(1)의 회전각(θ1)에 의거한 회전각[Gs×θ1]에 캐리어(4)의 회전각(θc)에 의거하는 회전각[(1-Gs)×0c]을 중첩한 것으로 된다. 제 2의 스티어링 샤프트(2)의 회전각(θ2)은, 캐리어(4)의 회전각(θc)을 전동기(20)에 의해 제어함에 의해, 제 1의 스티어링 샤프트(1)의 회전각(θ1)에 관계없이 임의로 얻는 것이 가능하고, 제 1의 스티어링 샤프트(1)와 제 2의 스티어링 샤프트(2) 사이의 회전 전달비를 가변으로 할 수 있다.

제 1의 스티어링 샤프트(1)와 제 2의 스티어링 샤프트(2)는, 각각, 편심 회전판(3)측을 향하는 축방향의 압력이 가하여져 있다. 이 축방향의 압력에 의해, 제 1 내지 제 4의 사이클로이드 홈(302, 303, 103, 203)과 제 1 및 제 2의 회전 전달볼 군(6, 7)의 조합에 의해 구성되는 감속 기구의 회전의 백래시를 제로로 할 수 있다. 또한, 제 1 내지 제 4의 사이클로이드 홈(302, 303, 103, 203)과, 제 1 및 제 2의 회전 전달볼 군(6, 7)과의 접촉은, 볼의 구름 접촉이고, 제 1의 스티어링 샤프트(1) 및 제 2의 스티어링 샤프트(2)에 축방향의 압력을 주어도 치차 기구와 같이 마찰이 증가하는 일은 없다는 특징이 있다.

제 1의 스티어링 샤프트(1)와 제 2의 스티어링 샤프트(2)에 대해 편심 회전판(3)의 방향에 압력을 주는 기구로서는, 스프링 와셔에 의해, 제 1의 스티어링 샤프트(1)와 제 2의 스티어링 샤프트(2)를 편심 회전판(3)의 방향으로 항상 가세하여 압력을 주는 구성, 또는, 제 1의 스티어링 샤프트(1)를 회전 지지하고 있는 제 1의 외륜(8) 및 제 2의 스티어링 샤프트(2)를 회전 지지하고 있는 제 2의 외륜(10)을, 캐리어(4)의 내주면의 정위치에 압입 고정함에 의해, 제 1의 스티어링 샤프트(1)와 제 2의 스티어링 샤프트(2)에 대해 편심 회전판(3)의 방향으로 압력을 주는 구성 등이 적용 가능이지만, 본 발명의 실시 형태 1에서는, 후자를 채용하고 있다.

제 1의 스티어링 샤프트(1) 및 제 2의 스티어링 샤프트(2)에 대해, 편심 회전판(3)의 방향으로 압력을 주고 있기 때문에, 캐리어(4)를 제 1의 스티어링 샤프트(1) 및 제 2의 스티어링 샤프트(2)에 의해 회전 지지하는 구성은, 축과 직교하는 방향의 힘 외에 축방향의 힘도 받는 것이 가능한, 예를 들면, 앵귤러 베어링과 같은 구조로 하는 것이 바람직하다. 또한, 제 1의 스티어링 샤프트(1)와 편심 회전판(3) 사이의 압력과, 제 2의 스티어링 샤프트(2)와 편심 회전판(3) 사이의 압력을 밸런스시키기 위해, 편심 회전판(3)을 캐리어(4)에 회전 지지하는 베어링(5)은, 축방향의 힘을 지탱하지 않는 구조의 것이 적합하다. 이와 같은 베어링으로서, 침상 굴림대를 이용한 베어링이 적합하고 있고, 특히 침상 굴림대가 직접 편심 회전판(3)의 외주면을 지지하는 구조의 것이 컴팩트화하는데 바람직하다.

또한, 제 1의 회전 지지볼 군(8)이 전동하는 제 1의 홈(102)과 제 1의 외 륜(9)의 내면, 제 2의 회전 지지볼 군(11)이 전동하는 제 2의 홈(202)과 제 2의 외륜(10)의 내면, 침상 굴림대로 이루어지는 베어링(5)이 전동하는 편심 회전판(3)의 외주면 및 이 외주면에 대향하는 캐리어(4)의 내주면 및 제 1 내지 제 4의 사이클로이드 홈(302, 303, 103, 203)의 내면은, 내하중성이나 내구성을 높이기 위해, 침탄(浸炭) 처리나, 고주파 담금질 처리 등의 경화 처리를 행하는 것이 바람직하다.

다음에, 캐리어(4)를 회전시키는 구성에 관해 설명한다. 도 1에 도시한 바와 같이, 캐리어(4)는, 제 1의 스티어링 샤프트(1) 및, 제 2의 스티어링 샤프트(2)를 중심으로 하여 회전한다. 따라서, 통상의 전동기에 의해 직접 캐리어(4)를 구동할 수는 없다. 그래서, 전술한 바와 같이, 캐리어(4)에, 회전 전달용의 제 1의 치차(12)를 마련하고, 제 1의 치차(12)에 맞물리도록 제 2의 치차(16)를 배치하고 있다. 제 1의 치차(12)와 제 2의 치차(16)는, 산치차를 사용하고 있고, 백래시가 최소로 되도록, 볼베어링으로 이루어지는 제 3의 축받이(17)에 의해 하우징(13)에 회전 자유롭게 지지되어 있다. 이 백래시는, 캐리어(4)에 대한 제 2의 스티어링 샤프트(2)에의 회전 전달비[1-Gs]가 곱하여져서 제 2의 스티어링 샤프트(2)에 감속하여 전달되기 때문에, 실용상의 문제는 생기지 않는다.

또한, 캐리어(4)의 회전각은, 전동기(20)에 의해 제어되지만, 전동기(20)의 고장이나, 전동기(20)를 제어하는 장치의 고장에 의해, 전동기(20)의 회전자가 자유 회전 가능한 상태로 되는 일이 있을 수 있다. 전동기(20)의 회전수가 자유 회전 가능하게 되면, 제 2의 스티어링 샤프트(2)는, 제 1의 스티어링 샤프트(1)에 대해, 자유롭게 회전하는 것이 가능하게 된다. 이것은, 조타 핸들의 조타가, 전타륜에 전 해지지 않는 것을 의미한다. 이것을 방지하기 위해, 캐리어 고정 수단(19)은, 제 2의 치차(16)의 회전을 금지하여 캐리어(4)의 회전을 금지한다.

이상과 같이 구성된 본 발명의 실시 형태 1에 관한 전달비 가변 기구에 있어서, 운전자가 조타 핸들을 조타하여 제 1의 스티어링 샤프트(1)를 각도(θ1)만큼 회전시키면, 제 2의 스티어링 샤프트(2)가 식(18)에 의거한 각도(θ2)로 회전하고, 전타수를 각도(θ2)만큼 전타할 수 있다. 그리고, 캐리어(4)의 회전각(θc)을 전동기(20)에 의해 제어함에 의해, 제 1의 스티어링 샤프트(1)의 회전각(θ1)에 관계없이, 제 2의 스티어링 샤프트(2)의 회전각(θ2)을 임의로 얻는 것이 가능하여, 제 1의 스티어링 샤프트(1)와 제 2의 스티어링 샤프트(2) 사이의 회전 전달비를 가변으로 할 수 있다.

또한, 캐리어 고정 수단(19)에 의해 캐리어(4)의 회전을 금지함에 의해, 제 1의 스티어링 샤프트(1)의 회전을 제 2의 스티어링 샤프트(2)에 직접 전달할 수 있기 때문에, 예를 들면, 전동기(20)의 고장 등에 의해, 캐리어(4)가 자유 회전 가능한 상태로 된 경우에 생기는 조타 불능 상태를 방지할 수 있다.

또한, 캐리어 회전 허용 수단(18)에 의해, 캐리어 고정 수단(19)에 소정치 이상의 힘이 가하여진 때에 캐리어(4)의 회전을 허용할 수 있기 때문에, 예를 들면 제 2의 스티어링 샤프트(2)가 기계적으로 고정된 상태에서, 제 1의 스티어링 샤프트(1)에 과대한 토오크 입력이 가하여진 때, 캐리어(4)의 회전을 허용하여 전달비 가변 기구의 고장을 방지할 수 있다.

또한, 제 1 내지 제 4의 사이클로이드 홈(302, 303, l03, 203)에서의 에피사 이클로이드 곡선과 하이포사이클로이드 곡선의 조합은, 전술한 조합으로 한하지 않고, 그 밖의 조합이라도 좋다. 이 경우, 식(1) 내지 (18)의 계산식은 전술과는 다른 것으로 되지만, 전술한 바와 같은 사고방식에 의거하여, 용이하게 그 계산식을 도출할 수 있다.

제 1 내지 제 4의 사이클로이드 홈(302, 303, 103, 203)에서의 에피사이클로이드 곡선과 하이포사이클로이드 곡선의 조합을, 어떤 조합으로 한 경우라도, 캐리어(4)를 고정한 경우의 제 1의 스티어링 샤프트(1)와 제 2의 스티어링 샤프트(2)의 회전 전달비(Gs), 및 제 1의 스티어링 샤프트(1)를 고정한 경우의 캐리어(4)와 제 2의 스티어링 샤프트(2)의 회전 전달비[1-Gs]를 실현하기 위해, 제 1 내지 제 4의 사이클로이드 홈(302, 303, 103, 203)이 기준으로 하는 에피사이클로이드 곡선과 하이포사이클로이드 곡선의 조합과, 제 1의 스티어링 샤프트(1)에 마련하는 제 3의 사이클로이드 홈이 기준으로 하는 사이클로이드 곡선의 제 1의 기준원의 반경(Rr1) 및 큰원과 작은원의 반경의 차(dR)와, 제 2의 스티어링 샤프트(2)에 마련하는 제 4의 사이클로이드 홈이 기준으로 하는 사이클로이드 곡선의 제 2의 기준원의 반경(Rr2) 및 큰원과 작은원의 반경의 차(dR)와, 전동기(20)와 캐리어(4)의 회전 전달비를 결정하는 제 1의 치차(12)와 제 2의 치차(16)의 회전 전달비가, 연산에 의거하여 설정된다.

(실시 형태 2)

도 5는, 본 발명의 실시 형태 2에 관한 전달비 가변 기구의 구성을 도시하는 단면도이다. 실시 형태 1에서는, 캐리어(4)를 회전시키기 위한 제 1의 치차(12)와 제 2의 치차(16)를 산치차(傘齒車)에 의해 구성하고, 제 2의 치차(16)의 축심의 방향과 전동기(20)의 회전자축(2001)의 방향을, 캐리어(4)의 축심의 방향에 대해 직교시키는 배치로 하였지만, 실시 형태 2에서는, 도 5에 도시하는 바와 같이, 제 1의 치차(1201) 및 제 2의 치차(1601)를 평치차로 하고, 전동기(20)의 회전자축(2002) 및 제 2의 치차(1601)의 축심(1600)의 방향을, 캐리어(4)의 축심(100)의 방향과 평행하게 하여 배치한 것이다.

이 경우, 평치차에 의해 구성된 제 1의 치차(1201) 및 제 2의 치차(1601)의 백래시를 최소로 하기 위해, 제 1의 치차(1201) 및 제 2의 치차(1601)를 시저스 기어(scissor gear)에 의해 구성하는 것이 바람직하다. 전동기(20)는 하우징(13)의 한쪽의 축방향 단부에 고정되고, 캐리어 고정 수단(19), 및 캐리어 회전 허용 수단(18)은, 하우징(13)의 다른쪽의 축방향 단부에 고정되어 있다. 그 밖의 구성은, 실시 형태 1에서의 전달비 가변 기구와 마찬가지이다.

이상과 같이 구성된 실시 형태 2에서의 전달비 가변 기구는, 실시 형태 1에서의 전달비 가변 기구와 마찬가지로, 운전자가 조타 핸들을 조타하여 제 1의 스티어링 샤프트(1)를 각도(θ1)만큼 회전시키면, 제 2의 스티어링 샤프트(2)가 식(18)에 의거한 각도(θ2)로 회전하여 전타륜을 각도(θ2)만큼 전타할 수 있다. 그리고, 캐리어(4)의 회전각(θc)을 전동기(20)에 의해 제어함에 의해, 제 1의 스티어링 샤프트(1)의 회전각(θ1)에 관계없이, 제 2의 스티어링 샤프트(2)의 회전각(θ2)을 임의로 얻는 것이 가능하여, 제 1의 스티어링 샤프트(1)와 제 2의 스티어링 샤프트(2) 사이의 회전 전달비를 가변으로 할 수 있다.

실시 형태 2에서의 전달비 가변 기구에 의하면, 실시 형태 1에서의 전달비 가변 기구에 비하여, 입출력축상의 축방향의 크기를 작게 할 수 있다.

(실시 형태 3)

도 6은 본 발명의 실시 형태 3에 관한 전달비 가변 기구의 구성을 도시하는 단면도이다. 실시 형태 3에 의한 전달비 가변 기구는, 도 6에 도시하는 바와 같이, 캐리어 구동 수단을 구성하는 전동기(20)는, 중심부에 관통구멍(2004)을 구비한 중공 회전축(2003)을 구비하고 있다. 이 중공 회전축(2003)의 축심은, 캐리어(4)의 축심과 동일 직선상에 배치되어 있다. 제 2의 스티어링 샤프트(2)는, 중공 회전축(2003)의 관통구멍(2004)을 관통하고 있다. 접속 부재(21)는, 그 외주면이 캐리어(4)의 내주면에 고정되고, 중앙부가 전동기(20)의 중공 회전축(2003)의 단부에 고정되어 있다.

캐리어 고정 수단(19) 및 캐리어 회전 허용 수단(18)은, 전동기(20)의 축방향 단부에 고정되고, 하우징(13)의 내부에 수납되어 있다. 캐리어(4)는, 치차를 통하는 일 없이 전동기(20)에 의해 접속 부재(21)를 통하여 직접 구동된다. 그 밖의 구성은 실시 형태 1 및 2와 마찬가지이다. 또한, 전동기(20), 캐리어 고정 수단(18), 및 캐리어 회전 허용 수단(19)을 제 1의 스티어링 샤프트(1)측에 배치하고, 제 1의 스티어링 샤프트(1)를 중공 회전축(2003)의 관통구멍(2004)에 관통시키도록 하여도 좋다.

이상과 같이 구성된 실시 형태 3에서의 전달비 가변 기구는, 운전자가 조타 핸들을 조타하여 제 1의 스티어링 샤프트(1)를 각도(θ1)만큼 회전시키면, 제 2의 스티어링 샤프트(2)가 식(18)에 의거한 각도(θ2)로 회전하고 전타륜을 각도(θ2)만큼 전타할 수 있다. 그리고, 캐리어(4)의 회전각(θc)을 전동기(20)에 의해 제어함에 의해, 제 1의 스티어링 샤프트(1)의 회전각(θ1)에 관계없이, 제 2의 스티어링 샤프트(2)의 회전각(θ2)을 임의로 얻는 것이 가능하여, 제 1의 스티어링 샤프트(1)와 제 2의 스티어링 샤프트(2) 사이의 회전 전달비를 가변으로 할 수 있다.

실시 형태 3에서의 전달비 가변 기구에 의하면, 실시 형태 1 및 2에서의 전달비 가변 기구에 비하여, 반경 방향의 크기를 더욱 작게 할 수 있고, 또한 전동기(20), 캐리어 고정 수단(19), 및 캐리어 회전 허용 수단(18)이 하우징(13)의 내부에 수납되어 있기 때문에, 외관을 심플하게 할 수 있다.

(실시 형태 4)

도 7은 본 발명의 실시 형태 4에 관한 전달비 가변 기구의 구성을 도시하는 단면도이다. 도 7에서, 전동기(20)는, 직류 브러시레스 전동기에 의해 구성되고, 캐리어(4)의 외주면에 고정된 영구 자석(22)과, 하우징(13)의 내주면에 고정된 고정자 코일(23)을 구비하고 있다. 캐리어(4)와 영구 자석(22)은, 전동기(20)의 회전자를 구성하고 있다. 고정자 코일(23)은, 전동기 제어 장치(도시 생략)에 의해 통전 패턴이 제어되고, 영구 자석(22)과 캐리어(4)로 이루어지는 회전자를 소망하는 각도로 회전시킨다.

접속 부재(21)는, 그 외주면이 캐리어(4)의 내주면에 고정되고, 중앙부가 캐리어 회전 허용 부재(18) 및 캐리어 고정 수단(19)에 연결되어 있다. 캐리어 회전 허용 부재(18) 및 캐리어 고정 수단(19)은, 제 2의 스티어링 샤프트(2)에 의해 지 지되어 있다. 영구 자석(22)의 회전 위치를 검출하는 자극 검출기(도시 생략)가 마련되어 있고, 그 자극 검출기의 출력에 응하여, 고정자 코일(23)의 통전 패턴이 제어되고, 캐리어(4)의 회전각, 나아가서는 제 2의 스티어링 샤프트(2)의 회전각이 제어된다. 그 밖의 구성은 실시 형태 1 및 2와 마찬가지이다.

또한, 자극 검출기 대신에 캐리어(4)의 회전 각도를 검출하는 각도 검출기를 마련하여도 좋다. 또한, 전동기(20)는, 영구 자석을 이용한 직류 브러시레스 전동기로 한정되는 것이 아니고, 브러시 부착 전동기나, 릴럭턴스 전동기 등이라도 좋고, 캐리어(4)를 회전자의 구성 부재의 하나로 하고, 이것을 회전시킬 수 있는 전동기라면, 어느 것이나 적용 가능하다.

이상과 같이 구성된 실시 형태 4에서의 전달비 가변 기구는, 운전자가 조타 핸들을 조타하여 제 1의 스티어링 샤프트(1)를 각도(θ1)만큼 회전시키면, 제 2의 스티어링 샤프트(2)가 식(18)에 의거한 각도(θ2)로 회전하고 전타륜을 각도(θ2)만큼 전타할 수 있다. 그리고, 캐리어(4)의 회전각(θc)을 전동기(20)에 의해 제어함으로서, 제 1의 스티어링 샤프트(1)의 회전각(θ1)에 관계없이, 제 2의 스티어링 샤프트(2)의 회전각(θ2)을 임의로 얻는 것이 가능하며, 제 1의 스티어링 샤프트(1)와 제 2의 스티어링 샤프트(2) 사이의 회전 전달비를 가변으로 할 수 있다.

실시 형태 4에서의 전달비 가변 기구에 의하면, 제 1 및 제 2의 스티어링 샤프트(1, 2)의 축방향의 길이를 단축할 수 있음과 함께, 외관을 심플하게 할 수 있다.

본 발명에 의한 전달비 가변 기구에 의하면, 제 1의 스티어링 샤프트와 편심 회전판은, 제 3의 사이클로이드 홈과 제 1의 사이클로이드 홈에 각각 계합(係合)하는 제 1의 회전 전달볼 군을 통하여 회전 전달이 행하여지고, 편심 회전판과 제 2의 스티어링 샤프트는, 제 2의 사이클로이드 홈과 제 4의 사이클로이드 홈에 각각 계합하는 제 2의 회전 전달볼 군을 통하여 회전 전달이 행하여지고, 제 1 내지 제 4의 사이클로이드 홈은, 제 1의 스티어링 샤프트와 편심 회전판 사이의 회전 전달비와 제 2의 스티어링 샤프트와 편심 회전판 사이의 회전 전달비를 다르게 하도록 구성되고, 구동원에 의해 캐리어를 회전시킴에 의해, 제 1의 스티어링 샤프트와 제 2의 스티어링 샤프트 사이의 회전 전달비를 변화시키도록 구성되어 있기 때문에, 전달비 가변 기구의 구조가 간단하게 되고, 게다가 제 1의 스티어링 샤프트와 상기 제 2의 스티어링 샤프트의 회전 전달비를 용이하게 변화시킬 수 있는 효과가 있다.

Claims (9)

1. 조타 핸들과 일체로 회전하는 제 1의 스티어링 샤프트와, 상기 제 1의 스티어링 샤프트와 동축에 배치되어 조향륜을 전타하는 전타 부재와 일체로 회전하는 제 2의 스티어링 샤프트에 결합되고,

   상기 제 1의 스티어링 샤프트와 상기 제 2의 스티어링 샤프트 사이의 회전 전달을 행함과 함께 그 회전 전달비를 변화시킬 수 있는 전달비 가변 기구에 있어서,

   상기 제 1의 스티어링 샤프트와 상기 제 2의 스티어링 샤프트에 각각 대향하여 배치되고 이들의 스티어링 샤프트에 대해 편심되어 회전 가능하게 마련된 편심 회전판과,

   상기 편심 회전판을 회전 가능하게 지지함과 함께 상기 제 1의 스티어링 샤프트와 상기 제 2의 스티어링 샤프트에 대해 동축으로 회전 가능하게 마련된 캐리어와, 상기 캐리어를 회전시키는 캐리어 구동 수단을 구비하고,

   상기 편심 회전판은, 상기 제 1의 스티어링 샤프트에 대향하는 표면에 사이클로이드 곡선에 의거하여 구성된 제 1의 사이클로이드 홈을 구비함과 함께 상기 제 2의 스티어링 샤프트에 대향하는 표면에 사이클로이드 곡선에 의거하여 구성된 제 2의 사이클로이드 홈을 구비하고,

   상기 제 1의 스티어링 샤프트는, 상기 편심 회전판에 대향하는 표면에 사이클로이드 곡선에 의거하여 구성된 제 3의 사이클로이드 홈을 구비하고, 상기 제 2 의 스티어링 샤프트는, 상기 편심 회전판에 대향하는 표면에 사이클로이드 곡선에 의거하여 구성된 제 4의 사이클로이드 홈을 구비하고,

   상기 제 1의 사이클로이드 홈과 상기 제 2의 사이클로이드 홈은 상기 편심 회전판의 축심과 동심으로 형성되며, 상기 제 3의 사이클로이드 홈과 상기 제 4의 사이클로이드 홈은 상기 제 1의 스티어링 샤프트 및 제 2의 스티어링 샤프트의 축심과 동심으로 형성되고,

   상기 제 1의 스티어링 샤프트와 상기 편심 회전판은, 상기 제 3의 사이클로이드 홈과 상기 제 1의 사이클로이드 홈에 각각 계합하는 제 1의 회전 전달볼 군을 통하여 회전 전달이 행하여지고,

   상기 편심 회전판과 상기 제 2의 스티어링 샤프트는, 상기 제 2의 사이클로이드 홈과 상기 제 4의 사이클로이드 홈에 각각 계합하는 제 2의 회전 전달볼 군을 통하여 회전 전달이 행하여지고,

   상기 제 1 내지 제 4의 사이클로이드 홈은, 상기 제 1의 스티어링 샤프트와 상기 편심 회전판 사이의 회전 전달비와 상기 제 2의 스티어링 샤프트와 상기 편심 회전판 사이의 회전 전달비를 다르게 하도록 구성되고,

   상기 캐리어 구동 수단에 의해 상기 캐리어를 회전시킴에 의해, 상기 제 1의 스티어링 샤프트와 상기 제 2의 스티어링 샤프트 사이의 회전 전달비를 변화시키는 것을 특징으로 하는 전달비 가변 기구.
2. 제 1항에 있어서,

   상기 제 1의 사이클로이드 홈과 상기 제 3의 사이클로이드 홈중의 한쪽이 에피사이클로이드 곡선에 의거하여 구성되고, 다른쪽이 하이포사이클로이드 곡선에 의거하여 구성되며,

   상기 제 4의 사이클로이드 홈과 상기 제 2의 사이클로이드 홈 중의 한쪽이 에피사이클로이드 곡선에 의거하여 구성되고, 다른쪽이 하이포사이클로이드 곡선에 의거하여 구성되며,

   상기 제 1의 사이클로이드 홈과 상기 제 3의 사이클로이드 홈은 제 1의 기준원을 갖는 사이클로이드 곡선에 의거하여 구성되고, 상기 제 4의 사이클로이드 홈과 상기 제 2의 사이클로이드 홈은 제 2의 기준원을 갖는 사이클로이드 곡선에 의거하여 구성되며, 상기 제 1의 기준원과 상기 제 2의 기준원은 다른 반경을 갖는 것을 특징으로 하는 전달비 가변 기구.
3. 제 1항에 있어서,

   상기 캐리어의 회전을 금지할 수 있는 캐리어 고정 수단을 구비한 것을 특징으로 하는 전달비 가변 기구.
4. 제 3항에 있어서,

   상기 캐리어 고정 수단에 소정치 이상의 힘이 가하여진 때, 상기 캐리어의 회전을 허용하는 캐리어 회전 허용 수단을 구비한 것을 특징으로 하는 전달비 가변 기구.
5. 제 1항에 있어서,

   상기 제 1의 스티어링 샤프트와 상기 제 2의 스티어링 샤프트에 대해, 상기 편심 회전판의 방향으로 압력이 가해지는 것을 특징으로 하는 전달비 가변 기구.
6. 제 1항에 있어서,

   상기 캐리어에 고정되고 상기 캐리어의 축심과 동일 직선상에 축심을 갖는 제 1의 치차와,

   상기 캐리어의 축심의 방향에 대해 직교하는 방향의 축심을 가지며 상기 제 1의 치차에 결합하는 제 2의 치차를 구비하고,

   상기 캐리어 구동 수단은, 상기 제 2의 치차를 구동함으로서 상기 캐리어를 구동하도록 구성된 것을 특징으로 하는 전달비 가변 기구.
7. 제 1항에 있어서,

   상기 캐리어에 고정되고 상기 캐리어의 축심과 동일 직선상에 축심을 갖는 제 1의 치차와,

   상기 캐리어의 축심의 방향과 평행한 방향의 축심을 가지며 상기 제 1의 치차에 결합하는 제 2의 치차를 구비하고,

   상기 캐리어 구동 수단은, 상기 제 2의 치차를 구동함으로서 상기 캐리어를 구동하도록 구성된 것을 특징으로 하는 전달비 가변 기구.
8. 제 1항에 있어서,

   상기 캐리어 구동 수단은, 중공부가 상기 제 2의 스티어링 샤프트 또는 제 1의 스티어링 샤프트에 의해 관통되는 중공 회전축을 구비하고, 상기 중공 회전축에 의해 상기 캐리어를 구동하는 것을 특징으로 하는 전달비 가변 기구.
9. 제 1항에 있어서,

   상기 캐리어 구동 수단은, 상기 캐리어를 회전자의 구성 부재의 일부로 하는 전동기에 의해 구성되어 있는 것을 특징으로 하는 전달비 가변 기구.

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