KR101172122B1 - Variable Gear Ratio Epicyclic Gear Apparatus - Google Patents
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Abstract
본 발명은 가변 기어비 유성 기어 장치에 관한 것이다.The present invention relates to a variable gear ratio planetary gear device.
본 발명은 가변 기어비 유성 기어 장치에 있어서, 제 1 선 기어와 상기 제 1 선 기어에 외접하는 제 1 유성 기어 및 상기 제 1 유성 기어와 내접하는 제 1 링 기어를 포함하는 제 1 유성 기어 장치; 제 2 선 기어와 상기 제 2 선 기어에 외접하는 제 2 유성 기어 및 상기 제 2 유성 기어와 내접하는 제 2 링 기어를 포함하는 제 2 유성 기어 장치; 상기 제 1 유성 기어 장치와 상기 제 2 유성 기어 장치 사이에 배치되며 상기 제 1 유성 기어 및 상기 제 2 유성 기어를 각각 지지하는 공유 캐리어; 상기 제 1 링 기어 또는 상기 제 2 링 기어에 선택적으로 회전력을 전달하는 회전력 보조 제공 장치; 및 상기 제 1 유성 기어 장치와 상기 제 2 유성 기어 장치 및 상기 공유 캐리어를 둘러싸는 하우징을 포함하여 구성되는 것을 특징으로 하는 가변 기어비 유성 기어 장치를 제공한다.The present invention provides a variable gear ratio planetary gear device, comprising: a first planetary gear device including a first sun gear, a first planetary gear external to the first sun gear, and a first ring gear inscribed with the first planetary gear; A second planetary gear device including a second sun gear, a second planetary gear external to the second sun gear, and a second ring gear inscribed with the second planetary gear; A shared carrier disposed between the first planetary gear device and the second planetary gear device and supporting the first planetary gear and the second planetary gear, respectively; A rotational force assistance device for selectively transmitting rotational force to the first ring gear or the second ring gear; And a housing that surrounds the first planetary gear device, the second planetary gear device, and the shared carrier.
본 발명에 의하면, 캐리어를 제 1 입력, 태양 기어를 제 2 입력, 링 기어를 출력으로 하는 종래의 가변 기어비 유성 기어 장치와 달리 제 1 입력과 출력을 각각 제 1 선 기어와 제 2 선 기어가 담당하도록 함으로써 종래 입력축이 태양 기어를 관통하는 것과 달리 본 발명에서는 입력축이 제 1 선 기어를 관통하지 않아도 되므로 유성 기어 장치의 반경 방향 크기를 줄일 수 있고 조립성을 향상시킬 수 있다.According to the present invention, unlike the conventional variable gear ratio planetary gear device having a carrier as a first input, a sun gear as a second input, and a ring gear as an output, the first sun gear and the second sun gear have a first input and an output, respectively. Unlike the conventional input shaft penetrating the sun gear, the input shaft does not have to penetrate the first sun gear, thereby reducing the radial size of the planetary gear device and improving the assemblability.
유성 기어 장치, 태양 기어, 유성 기어, 공유 캐리어, 링 기어, 하우징 Planetary gear device, sun gear, planetary gear, shared carrier, ring gear, housing
Description
도 1은 종래 기술에 따른 자동차의 능동 전륜 조향장치의 구성도;1 is a block diagram of an active front wheel steering apparatus for a vehicle according to the prior art;
도 2a는 기어비 변환 장치를 나타내는 개략도;2A is a schematic diagram showing a gear ratio conversion device;
도 2b는 헬리컬 기어를 나타내는 사시도; 및2b is a perspective view of a helical gear; And
도 3은 본 발명의 실시예에 따른 가변 기어비 유성 기어 장치의 개략적인 단면도이다.3 is a schematic cross-sectional view of a variable gear ratio planetary gear device according to an embodiment of the present invention.
<도면의 주요부분에 대한 부호의 설명><Description of the symbols for the main parts of the drawings>
101: 조향 휠 103: 조향 축101: steering wheel 103: steering shaft
105: 조향 컬럼 107: 입력각 센서105: steering column 107: input angle sensor
109: 기어 비 가변 장치 111: 제 1 모터109: gear ratio variable device 111: first motor
117: 차속 센서 119: 랙 바117: vehicle speed sensor 119: rack bar
121: 랙-피니언 기구부 123: 제 2 모터121: rack-pinion mechanism part 123: second motor
125: 전자 제어 장치125: electronic control unit
201: 캐리어 203: 유성 기어201: carrier 203: planetary gear
205: 내기어 209: 웜 축205: internal gear 209: worm shaft
211: 웜 휠 213: 태양 기어211: worm wheel 213: sun gear
215: 입력축 217: 출력축215: input shaft 217: output shaft
본 발명은 가변 기어비 유성 기어 장치에 관한 것이다. 더욱 상세하게는 캐리어를 제 1 입력, 태양 기어를 제 2 입력, 링 기어를 출력으로 하는 종래의 가변 기어비 유성 기어 장치와 달리 제 1 입력과 출력을 각각 제 1 선 기어와 제 2 선 기어가 담당하도록 함으로써 종래 입력축이 태양 기어를 관통하는 것과 달리 본 발명에서는 입력축이 제 1 선 기어를 관통하지 않아도 되므로 유성 기어 장치의 반경 방향 크기를 줄일 수 있고 조립성을 향상시킬 수 있는 가변 기어비 유성 기어 장치에 관한 것이다.The present invention relates to a variable gear ratio planetary gear device. More specifically, unlike the conventional variable gear ratio planetary gear device having a carrier as a first input, a sun gear as a second input, and a ring gear as an output, the first sun gear and the second sun gear are responsible for the first input and the output, respectively. Unlike the conventional input shaft penetrates the sun gear, in the present invention, the input shaft does not have to penetrate the first sun gear, thereby reducing the radial size of the planetary gear device and improving the assemblability of the planetary gear device. It is about.
자동차의 조향장치는 자동차의 진행 방향을 운전자의 의지대로 변경할 수 있도록 하기 위한 장치로서 앞바퀴가 선회하는 회전 중심을 임의로 변경하여 운전자가 원하는 방향으로 자동차를 운행할 수 있도록 보조하는 장치이다.The steering device of the vehicle is a device for changing the driving direction of the vehicle at the driver's will, and is a device for assisting the driver in driving the vehicle in a desired direction by arbitrarily changing the rotation center of the front wheel.
또한, 동력 보조 조향장치(Power Steering Apparatus)는 운전자가 조향 휠(Steering Wheel)을 조작할 경우에 조향 보조 동력을 제공해 주는 장치를 이용하여 운전자의 조향 휠 조작력을 보조하여 줌으로써 보다 작은 힘으로 용이하게 자동차의 진행 방향을 변경할 수 있도록 하는 장치이다.In addition, the Power Steering Apparatus assists the driver's steering wheel operation by using a device that provides steering assistance power when the driver operates the steering wheel. It is a device to change the direction of the car.
이와 같은 동력 보조 조향장치는 유압식 동력 보조 조향장치(HPS: Hydraulic Power Steering Apparatus)와 전기식 동력 보조 조향장치(EPS: Electric Power Steering Apparatus)로 크게 구분된다.Such power assisted steering devices are largely classified into hydraulic power assisted steering (HPS) and electric power assisted steering (EPS).
유압식 동력 보조 조향장치는 엔진의 회전축에 연결된 유압 펌프가 작동유를 작동 실린더로 공급하면, 작동유의 유압에 의한 조향 보조 동력이 제공되어 랙 바(Rack Bar)가 수평 방향으로 운동하게 되고 그에 따라 양쪽 바퀴가 선회되므로 운전자로 하여금 작은 힘으로 조향을 할 수 있도록 하는 장치이다.The hydraulic power assisted steering system is provided when the hydraulic pump connected to the rotating shaft of the engine supplies the hydraulic fluid to the working cylinder, and the hydraulic assist hydraulic power of the hydraulic oil is provided to allow the rack bar to move in the horizontal direction, thereby driving both wheels. Is a device that allows the driver to steer with little force.
반면, 전기식 동력 보조 조향장치는 유압 펌프와 작동 실린더 대신에 랙 바 또는 컬럼에 모터 및 전자 제어 장치(Electronic Control Unit, 이하 'ECU'라 한다.)를 포함하고 있어 모터의 구동에 의해 조향 보조 동력이 공급되는 장치이다.On the other hand, the electric power assist steering device includes a motor and an electronic control unit (ECU) in a rack bar or column instead of a hydraulic pump and a working cylinder, so that the steering assist power is driven by the driving of the motor. This is the device that is fed.
최근에는 주행 중 강하게 불어오는 횡풍이나 좌우가 대칭적이지 않은 노면의 상태 등의 외부 환경에 능동적으로 대처할 수 있도록 조향 휠과 조향 컬럼 사이의 조향 축을 분리한 것으로, 운전자의 조향 휠 조작으로 인한 조향각을 직접 조향 컬럼에 전달하지 않고 수시로 변화하는 조향각을 지속적으로 감지하여 이를 차량의 각종 정보와 비교분석한 후 조향 컬럼의 조향 축의 회전을 제어하는 모터에 전기적 신호로 전달함으로써 조향각을 조절하는 이른바 능동 전륜 조향장치(AFS: Active Front Wheel Steering)가 등장하였다. 또한, 이러한 능동 전륜 조향장치에는 기어 장치에서 입력과 출력 사이의 기어비를 변환시키는 기어비 변환 장치가 구비되어 있다.Recently, the steering shaft is separated from the steering wheel and the steering column to actively cope with the external environment such as a strong wind blowing while driving or a road surface that is not symmetrical to the left and right. Active front wheel steering that adjusts the steering angle by continuously detecting the steering angle that changes from time to time without transmitting it directly to the steering column, comparing it with various information of the vehicle, and transmitting it as an electrical signal to the motor that controls the rotation of the steering column of the steering column. Device (AFS: Active Front Wheel Steering) has emerged. In addition, such an active front wheel steering apparatus is provided with a gear ratio converting apparatus for converting a gear ratio between an input and an output in the gear apparatus.
도 1은 종래 기술에 따른 자동차의 능동 전륜 조향장치의 구성도이고, 도 2a는 기어비 변환 장치를 나타내는 개략도이다.1 is a configuration diagram of an active front wheel steering apparatus for a vehicle according to the prior art, and FIG. 2A is a schematic diagram illustrating a gear ratio conversion apparatus.
도 1 및 도 2a에서 각각 도시하는 바와 같이 종래 기술에 따른 자동차의 능 동 전륜 조향장치는, 조향 휠(101), 조향 휠(101)에 연결되는 조향 축(103), 조향 축(103)을 둘러싸는 조향 컬럼(105), 조향 컬럼(105)의 하단에 형성되는 입력각 센서(107), 입력각 센서(107)의 하측에 형성되는 기어비 변환 장치(109), 기어비 변환 장치(109)를 구동하기 위한 제 1 모터(111), 제 1 모터(111)에 구비되는 제 1 모터 위치 센서(113), 기어비 변환 장치(109)의 하측에 형성되는 출력각 센서(115), 자동차의 속도를 감지하는 차속 센서(117), 기어비 변환 장치(109)의 하측에 형성되되 조향 축(103)의 회전 운동을 랙 바(119)의 직선 운동으로 변환하는 랙-피니언 기구부(121), 랙 바(119)에 조향 보조 동력을 공급하기 위한 제 2 모터(123), 입력각 센서(107), 제 1 모터 위치 센서(113) 및 출력각 센서(115)로부터 각종 신호를 전달받는 ECU(125)를 포함하여 구성된다.As shown in FIG. 1 and FIG. 2A, the active front wheel steering apparatus for a vehicle according to the prior art includes a
이러한 구성을 가지는 종래 기술에 따른 자동차의 능동 전륜 조향장치의 작동 원리는 다음과 같다.The operating principle of the active front wheel steering apparatus for a vehicle according to the prior art having such a configuration is as follows.
운전자가 조향 휠(101)을 조작함에 따라 입력축(215)이 회전하면 입력축(215)의 하단에 형성되어 있는 캐리어(201)가 입력축(215)과 연동하여 회전한다.As the driver manipulates the
또한, 이 경우 캐리어(201)에 의해 회전 가능하게 지지되고 있는 유성 기어(203)가 회전하게 되고, 유성 기어(203)와 접하고 있는 링 기어(205)는 유성 기어(203)의 회전에 의해 회전력을 전달받음으로써 회전하게 된다.In this case, the
최종적으로는 링 기어(205)의 하단에 형성되어 있는 출력축(217)이 회전함으로써 운전자의 조향 휠(101) 조작에 따라 발생한 조향력이 랙-피니언 기구부(121)에 전달되게 되는 것이다.Finally, the
그런데, 위의 과정은 제 1 모터(111)가 작동하지 않는 경우이고, 제 1 모터(111)가 작동하는 경우에는 다음과 같은 변화가 생긴다.However, the above process is a case where the
자동차의 속도를 감지하는 차속 센서(117), 조향각의 변화를 감지하는 입력각 센서(107) 및 출력각 센서(115), 그리고 제 1 모터 위치 센서(113)로부터 각각 전기적 신호가 발생하여 ECU(125)에 도달되면 ECU(125)는 제 1 모터(111)에 전기적 신호를 전달하여 제 1 모터(111)를 구동하게 된다.Electrical signals are generated from the
또한, 위의 과정에 의해 제 1 모터(111)가 구동함에 따라 모터 축(미도시)에 연결되어 있는 웜 축(209)도 회전하고 그에 따라 웜 축(209)과 맞물리도록 형성되어 있는 웜 휠(211)이 회전하며 최종적으로 웜 휠(211)과 일체로 구성되어 있는 태양 기어(213)가 회전하게 된다.In addition, as the
자동차의 능동 전륜 조향장치는 자동차가 고속으로 주행하는 경우에는 운전자가 조향 휠(101)을 조작함에 따라 입력축(215)을 일정 각도로 조작하더라도 ECU(125)가 제 1 모터(111)를 제어하여 출력축(217)의 회전 각도를 입력축(215)의 회전 각도보다 작게 하여 조향 안정성이 유지되도록 하게 된다.The active front wheel steering device of the vehicle may control the
한편, 자동차의 능동 전륜 조향장치는 자동차가 주차 등을 위해 저속 상태에 있는 경우에는 운전자가 조향 휠(101)을 조작함에 따라 입력축(215)을 일정 각도로 조작하더라도 ECU(125)가 제 1 모터(111)를 제어하여 출력축(217)의 회전 각도를 입력축(215)의 회전 각도보다 크게 하여 운전자가 조향 휠을 작은 각도로 조작할 수 있게 하여 준다.On the other hand, the active front wheel steering device of the vehicle, when the vehicle is in a low speed state for parking or the like, even if the driver manipulates the
종래 기술에 따른 자동차의 능동 전륜 조향장치에는 기어비 변환 장치(109) 로서 태양 기어(213), 유성 기어(203) 및 링 기어(205)로 구성되는 유성 기어 장치가 구비되어 있다.The active front wheel steering apparatus for a vehicle according to the prior art is provided with a planetary gear device composed of a
그리고 태양 기어(213)와 유성 기어(203)는 일반적으로 헬리컬 기어로서 형성되는데 도 2b에서 도시하는 바와 같이 헬리컬 기어는 기어치의 열이 기어의 회전축과 평행하지 않고 비스듬하게 경사를 이루면서 형성되어 있다.The
이러한 헬리컬 기어는 기어치의 열이 기어의 회전축과 평행한 경우와 비교하여 볼 때 서로 맞물리는 기어치끼리 서로 접촉하는 부분의 길이가 길기 때문에 더 큰 힘을 전달할 수 있고 기어치의 열이 경사져 있기 때문에 보다 원활히 회전하게 된다.These helical gears are able to transmit more force because the gear teeth engaged with each other have a longer length as compared with the case where the gear teeth are parallel to the axis of rotation of the gear, and the heat of the gear teeth is inclined. It will rotate smoothly.
그런데, 이러한 종래 기술에 따른 기어비 변환 장치(109)의 경우 입력축(215)이 태양 기어(213)를 관통하여 캐리어(201)를 회전시키는 구조를 가지기 때문에 입력축의 강도를 만족시키기 위해 태야 기어(213)의 크기를 줄이는데 한계가 있었고, 그에 따라 전체 유성 기어 장치의 크기를 줄이는데 한계가 있었으며, 조립 공정 역시 어려운 문제점이 있었다.However, in the
이러한 문제점을 해결하기 위해 본 발명은 캐리어를 제 1 입력, 태양 기어를 제 2 입력, 링 기어를 출력으로 하는 종래의 가변 기어비 유성 기어 장치와 달리 제 1 입력과 출력을 각각 제 1 선 기어와 제 2 선 기어가 담당하도록 함으로써 종래 입력축이 태양 기어를 관통하는 것과 달리 본 발명에서는 입력축이 제 1 선 기어를 관통하지 않아도 되므로 유성 기어 장치의 반경 방향 크기를 줄일 수 있고 조 립성을 향상시킬 수 있는 가변 기어비 유성 기어 장치를 제공하는데 그 목적이 있다.In order to solve this problem, the present invention, unlike the conventional variable gear ratio planetary gear device in which the carrier is the first input, the sun gear is the second input, and the ring gear is output, the first input and the output are first sun gear and the first gear, respectively. Unlike the conventional input shaft penetrating the sun gear by the two sun gear is responsible for the present invention, since the input shaft does not have to penetrate the first sun gear, it is possible to reduce the radial size of the planetary gear device and to improve the assembly The object is to provide a gear ratio planetary gear device.
이러한 목적을 달성하기 위하여 본 발명은 가변 기어비 유성 기어 장치에 있어서, 제 1 선 기어와 상기 제 1 선 기어에 외접하는 제 1 유성 기어 및 상기 제 1 유성 기어와 내접하는 제 1 링 기어를 포함하는 제 1 유성 기어 장치; 제 2 선 기어와 상기 제 2 선 기어에 외접하는 제 2 유성 기어 및 상기 제 2 유성 기어와 내접하는 제 2 링 기어를 포함하는 제 2 유성 기어 장치; 상기 제 1 유성 기어 장치와 상기 제 2 유성 기어 장치 사이에 배치되며 상기 제 1 유성 기어 및 상기 제 2 유성 기어를 각각 지지하는 공유 캐리어; 상기 제 1 링 기어 또는 상기 제 2 링 기어에 선택적으로 회전력을 전달하는 회전력 보조 제공 장치; 및 상기 제 1 유성 기어 장치와 상기 제 2 유성 기어 장치 및 상기 공유 캐리어를 둘러싸는 하우징을 포함하여 구성되는 것을 특징으로 하는 가변 기어비 유성 기어 장치를 제공한다.In order to achieve the above object, the present invention provides a variable gear ratio planetary gear device comprising a first sun gear, a first planet gear external to the first sun gear, and a first ring gear inscribed with the first planet gear. A first planetary gear device; A second planetary gear device including a second sun gear, a second planetary gear external to the second sun gear, and a second ring gear inscribed with the second planetary gear; A shared carrier disposed between the first planetary gear device and the second planetary gear device and supporting the first planetary gear and the second planetary gear, respectively; A rotational force assistance device for selectively transmitting rotational force to the first ring gear or the second ring gear; And a housing that surrounds the first planetary gear device, the second planetary gear device, and the shared carrier.
이하, 본 발명의 바람직한 실시예를 첨부된 도면들을 참조하여 상세히 설명한다. 우선 각 도면의 구성요소들에 참조부호를 부가함에 있어서, 동일한 구성요소들에 대해서는 비록 다른 도면상에 표시되더라도 가능한 한 동일한 부호를 가지도록 하고 있음에 유의해야 한다. 또한, 본 발명을 설명함에 있어서, 관련된 공지 구성 또는 기능에 대한 구체적인 설명이 본 발명의 요지를 흐릴 수 있다고 판단되는 경우에는 그 상세한 설명은 생략한다.Hereinafter, preferred embodiments of the present invention will be described in detail with reference to the accompanying drawings. In the drawings, the same reference numerals are used to designate the same or similar components throughout the drawings. In the following description of the present invention, a detailed description of known functions and configurations incorporated herein will be omitted when it may make the subject matter of the present invention rather unclear.
도 3은 본 발명의 실시예에 따른 가변 기어비 유성 기어 장치의 개략적인 단 면도로서, 도 3에서 도시된 바와 같이 본 발명의 실시예에 따른 가변 기어비 유성 기어 장치는 제 1 유성 기어 장치(300), 제 2 유성 기어 장치(310), 공유 캐리어(320), 회전력 보조 제공 장치(330) 및 하우징(340)을 포함하여 구성된다.3 is a schematic sectional view of a variable gear ratio planetary gear device according to an embodiment of the present invention. As shown in FIG. 3, the variable gear ratio planetary gear device according to the embodiment of the present invention may include a first
제 1 유성 기어 장치(300)는 입력축(215)과 회전력 보조 제공 장치(330)로부터 회전력을 전달받는다.The first
제 1 유성 기어 장치(300)는 제 1 선 기어(301), 제 1 선 기어(301)에 외접하는 제 1 유성 기어(303) 및 제 1 유성 기어(303)와 내접하는 제 1 링 기어(305)를 포함하여 구성된다.The first
제 1 선 기어(301)는 입력축(215)의 끝단에 형성되어 운전자의 조향 휠 조작에 의해 회전하는데, 본 발명의 실시예에 따른 가변 기어비 유성 기어 장치에 있어서 최초의 조향 입력부로서의 역할을 한다.The
제 1 유성 기어(303)는 제 1 선 기어(301)에 외접하므로 제 1 선 기어(301)에 연동하여 회전한다.Since the first
제 1 유성 기어(303)의 개수는 입력 하중 등을 고려하여 일반적으로 2개 내지 3개가 구비되는데, 그 이상도 가능할 것이다.The number of the first
제 1 유성 기어(303)와 제 1 지지축(304) 사이에는 베어링이 장착되어 제 1 유성 기어(303)는 제 1 지지축(304)에 대해 상대적으로 회전하고, 제 1 유성 기어(303)는 공유 캐리어(320)에 압입/고정되는 제 1 지지축(304)을 통해 공유 캐리어(320)에 연결되므로 공유 캐리어(320)에 의해 회전 가능하게 지지된다.A bearing is mounted between the first
또한, 제 1 유성 기어(303)는 제 1 링 기어(305)와 내접하므로 제 1 링 기 어(305)와도 연동하여 회전한다.In addition, since the first
제 1 링 기어(305)는 제 1 유성 기어(303)와 내접하는 한편 웜휠(331)의 내측에 고정되어 웜휠(331)과 함께 회전하도록 구성된다.The
제 2 유성 기어 장치(310)는 입력축(215)을 통해 제 1 유성 기어 장치(300)에 전달된 운전자 입력각 및 웜휠(331)을 통해 제 1 유성 기어 장치(300)에 전달된 모터 입력각을 출력축(217)을 통한 출력각으로써 랙-피니언 기어부(미도시)에 전달하는 조향 출력부로서의 역할을 한다.The second
여기서 출력각은 운전자 입력각(운전자의 조향 휠 조작에 따른 입력축의 회전 각도)과 모터 입력각(웜의 회전에 따른 웜휠의 회전 각도)의 합 또는 차로 구성된다.Here, the output angle consists of the sum or difference of the driver input angle (rotation angle of the input shaft according to the steering wheel operation of the driver) and the motor input angle (rotation angle of the worm wheel according to the rotation of the worm).
제 2 유성 기어 장치(310)는 제 2 선 기어(315), 제 2 선 기어(315)에 외접하는 제 2 유성 기어(311), 제 2 유성 기어(311)와 내접하는 제 2 링 기어(313)를 포함하여 구성된다.The second
제 2 유성 기어(311)와 제 2 지지축(312) 사이에는 베어링이 장착되어 제 2 유성 기어(311)는 제 2 지지축(312)에 대해 상대적으로 회전하고, 제 2 유성 기어(311)는 공유 캐리어(320)에 압입/고정되는 제 2 지지축(312)을 통해 공유 캐리어(320)에 연결되므로 공유 캐리어(320)에 의해 회전 가능하게 지지된다.A bearing is mounted between the second
또한, 제 2 유성 기어(311)는 제 2 링 기어(313)와 내접하는 한편 제 2 선 기어(315)에 외접한다.In addition, the second
제 2 링 기어(313)는 제 2 유성 기어(311)와 내접하도록 형성되며 하우 징(340)에 고정된다.The
본 발명의 실시예에서는 제 1 링 기어(305)가 웜휠(331)에 고정되어 웜휠(331)과 연동하여 회전하고 제 2 링 기어(313)는 하우징(340)에 고정되는 경우를 도시하였으나, 반드시 이에 한정되는 것은 아니다.In the embodiment of the present invention, the
즉, 회전력 보조 제공 장치(330)가 제 2 유성 기어 장치(310) 쪽에 구비되고 제 2 링 기어(313)는 웜휠(331)에 고정되어 웜휠(331)과 연동하여 회전하며 제 1 링 기어(305)는 하우징(340)에 고정될 수도 있을 것이다.That is, the rotational
다만, 제 1 링 기어(305) 또는 제 2 링 기어(313) 중 하나는 반드시 하우징(340)에 고정되는 등으로 회전하지 않고 구속되어야만 원하는 기어비를 얻을 수 있다.However, one of the
제 2 선 기어(315)는 제 2 유성 기어(311)에 외접하여 제 2 유성 기어(311)로부터 회전력을 전달받아 회전함으로써, 제 1 유성 기어 장치(300)로부터 전달된 조향각을 최종적으로 랙-피니언 기어부(미도시)에 전달한다.The
한편, 제 2 선 기어(315)는 제 1 선 기어(301)와 동축상에 형성되는 것이 바람직하다.On the other hand, the
공유 캐리어(320)는 제 1 유성 기어 장치(300)와 제 2 유성 기어 장치(310) 사이에 배치되고, 제 1 지지축(304) 및 제 2 지지축(312)이 압입/고정되어 제 1 지지축(304) 및 제 2 지지축(312)을 통해 제 1 유성 기어(303) 및 제 2 유성 기어(311)를 각각 회전 가능하게 지지한다.The shared
또한, 공유 캐리어(320)는 제 1 유성 기어(303)의 회전에 연동하여 회전하는 한편 제 2 유성 기어(311)에 회전력을 전달한다.In addition, the shared
즉, 공유 캐리어(320)는 제 1 유성 기어 장치(300)의 출력을 제 2 유성 기어 장치(310)의 입력으로 변환하는 역할을 한다.That is, the shared
공유 캐리어(320)는 소정의 두께를 가진 판 형상으로 형성되는 것이 바람직하지만 반드시 이에 한정되는 것은 아니며, 공유 캐리어(320)에 고정/결합되는 제 1 유성 기어(303) 및 제 2 유성 기어(311)의 개수에 따라 긴 막대 형상, 삼각형, 사각형 등 다양한 형상으로 제작될 수 있을 것이다.The shared
또한, 공유 캐리어(320)의 두께는 일측에 압입/고정되는 제 1 지지축(304)의 길이 및 타측에 압입/고정되는 제 2 지지축(312)의 길이를 합한 것보다 적절히 더 크게 형성되는 것이 바람직할 것이나, 반드시 이에 한정되는 것은 아니다.In addition, the thickness of the shared
즉, 제 1 지지축(304)의 연장선과 제 2 지지축(312)의 연장선이 어긋나게 형성되는 경우에는 제 1 지지축(304) 및 제 2 지지축(312)을 공유 캐리어(320)에 압입/고정하더라도 양 축이 서로 만나지 않으므로 상기의 경우보다 공유 캐리어(320)의 두께를 더 작게 형성할 수 있을 것이다.That is, when the extension line of the
회전력 보조 제공 장치(330)는 제 1 링 기어(305) 또는 제 2 링 기어(313)에 선택적으로 결합되는 웜휠(331)과 웜휠(331)에 맞물리는 웜(333) 및 웜(333)을 구동하는 모터(미도시)를 포함하여 구성된다.The rotational
다만, 제 2 링 기어(313)가 웜휠(331)에 고정되어 웜휠(331)과 연동하여 회전하고 제 1 링 기어(305)는 하우징(340)에 고정되는 경우에는 회전력 보조 제공 장치(330)가 제 2 유성 기어 장치(310)에 보조 회전력을 제공하게 될 것이다.However, when the
회전력 보조 제공 장치(330)는 모터(미도시)에 연결된 웜(333)의 회전에 따른 웜휠(331)의 회전에 의해 제 1 유성 기어 장치(300)에 모터 입력각을 제공하게 된다.The rotational
여기서 모터 입력각이란 웜의 회전에 따른 웜휠의 회전 각도를 의미하는데, 이는 웜휠의 회전 방향 및 회전 속도 등에 따라 결정되게 된다.Here, the motor input angle means a rotation angle of the worm wheel according to the rotation of the worm, which is determined according to the rotation direction and the rotation speed of the worm wheel.
웜휠(331)은 제 1 유성 기어 장치(300)를 둘러싸는 형상으로 이루어지되 내주면에 제 1 링 기어(305)가 고정된다.The
웜(333)은 웜휠(331)에 맞물려 회전함으로써 웜휠(331)을 회전시키는데, 모터를 비롯한 각종 회전력 제공 장치에 연결될 수 있다.The
이하에서는 도 3을 중심으로 제 1 유성 기어 장치(300)와 제 2 유성 기어 장치(310) 및 회전력 보조 제공 장치(330)가 작동하는 예를 설명한다.Hereinafter, an example in which the first
먼저, 제 2 유성 기어 장치(310)는 입력이 공유 캐리어(320)이고 출력이 제 2 선 기어(315)이며 제 2 링 기어(313)는 하우징(340)에 고정되어 있다.First, the second
그리고, 제 1 유성 기어 장치(300)는 입력이 제 1 선 기어(301) 및 웜휠(331)이고 출력이 공유 캐리어(320)이며 제 1 링 기어(305)는 웜휠(331)에 고정되어 웜휠(331)의 회전방향과 동일한 방향으로 회전하게 되는데, 웜휠(331)의 회전 방향 및 회전 속도는 모터(미도시)와 이에 연결된 웜(333)의 회전 방향 및 회전 속도에 따라 달라진다.In addition, the first
여기서, 입력축(215)을 통해 제 1 선 기어(301)에 전달되는 운전자 입력각과 웜휠(331)을 통해 제 1 링 기어(305)에 전달되는 모터 입력각에 의해 공유 캐리 어(320)의 출력각이 결정되며, 이는 웜휠(331)의 회전 방향과 회전 속도 및 제 1 선 기어(301), 제 1 유성 기어(303), 제 1 링 기어(305) 각각의 기어비에 따라 다양하게 결정된다.Here, the output of the shared
또한, 제 2 유성 기어 장치(10)에서 입력은 공유 캐리어(320)이고 출력은 제 2 선 기어(315)이므로 제 2 선 기어(315)의 출력각 역시 제 2 선 기어(315), 제 2 유성 기어(311), 제 2 링 기어(313) 각각의 기어비에 따라 다양하게 결정된다.In addition, in the second planetary gear device 10, since the input is the shared
따라서, 최종적인 출력각(즉, 제 2 선 기어(315)의 출력각)은 입력축(215)을 통한 운전자 입력각과 제 1 유성 기어 장치(300) 및 제 2 유성 기어 장치(310) 각각을 구성하는 기어들의 기어비 및 웜휠(331)을 통해 제 1 링 기어(305)에 전달되는 모터 입력각에 의해 결정되게 된다.Accordingly, the final output angle (ie, the output angle of the second sun gear 315) constitutes the driver input angle through the
본 발명을 구성하는 제 1 유성 기어 장치(300) 및 제 2 유성 기어 장치(310)의 기어비를 기어비 계산식을 통해 예를 들어 계산해 보면 다음과 같다.For example, the gear ratios of the first
먼저 제 1 유성 기어 장치(300)의 기어비 계산식은 다음과 같다.First, the gear ratio calculation formula of the first
제 2 유성 기어 장치(310)의 기어비 계산식은 다음과 같다.The gear ratio calculation formula of the second
이 때, Z1, Z2, Z3는 각각 제 1 유성 기어 장치(300)의 제 1 선 기어(301), 제 1 유성 기어(303), 제 1 링 기어(305)의 기어 잇수를 나타내고 Z4, Z5, Z6는 각각 제 2 유성 기어 장치(310)의 제 2 선 기어(315), 제 2 유성 기어(311), 제 2 링 기어(313)의 기어 잇수를 나타낸다.At this time, Z1, Z2, Z3 represents the number of gear teeth of the
일 실시예로 Z1=19, Z2=17, Z3=53, Z4=15, Z5=22, Z6=59로 기어 잇수를 적용하면 I1=0.264, I2=4.933으로 계산되고 전체 기어비는 I1과 I2를 곱한 값으로써 1.302가 되므로 이때는 입력에 비해 출력이 증가됨을 알 수 있다.In one embodiment, applying gear teeth with Z1 = 19, Z2 = 17, Z3 = 53, Z4 = 15, Z5 = 22, Z6 = 59 calculates I1 = 0.264, I2 = 4.933 and the total gear ratio is I1 and I2. Since the product is 1.302, the output is increased compared to the input.
따라서, 위와 같은 경우에는 운전자가 조향 휠을 회전시키는 각도에 비해 출력축이 회전하는 각도가 더 크므로 주차 등을 하는 경우 운전자는 조향 휠을 작은 각도로 조작할 수 있게 된다.Therefore, in the above case, the angle at which the output shaft rotates is larger than the angle at which the driver rotates the steering wheel, so that the driver can operate the steering wheel at a small angle when parking.
이상의 설명은 본 발명의 기술 사상을 예시적으로 설명한 것으로서, 본 발명이 속하는 기술분야에서 통상의 지식을 가진 자라면 본 발명의 본질적인 특성에서 벗어나지 않는 범위에서 다양한 수정 및 변형이 가능할 것이다. 따라서, 본 발명에 개시된 실시예들은 본 발명의 기술 사상을 한정하기 위한 것이 아니라 설명하기 위한 것이고, 이러한 실시예에 의하여 본 발명의 기술 사상의 범위가 한정되는 것은 아니다. 본 발명의 보호범위는 아래의 청구범위에 의하여 해석되어야 하며, 그와 동등한 범위 내에 있는 모든 기술 사상은 본 발명의 권리범위에 포함되는 것으로 해석되어야 할 것이다.The above description exemplarily illustrates the technical idea of the present invention, and those skilled in the art may make various modifications and changes without departing from the essential characteristics of the present invention. Therefore, the embodiments disclosed in the present invention are intended to illustrate rather than limit the scope of the present invention, and the scope of the technical idea of the present invention is not limited by these embodiments. The scope of protection of the present invention should be interpreted by the following claims, and all technical ideas within the scope equivalent thereto should be construed as being included in the scope of the present invention.
이상에서 설명한 바와 같이 본 발명에 의하면, 캐리어를 제 1 입력, 태양 기어를 제 2 입력, 링 기어를 출력으로 하는 종래의 가변 기어비 유성 기어 장치와 달리 제 1 입력과 출력을 각각 제 1 선 기어와 제 2 선 기어가 담당하도록 함으로써 종래 입력축이 태양 기어를 관통하는 것과 달리 본 발명에서는 입력축이 제 1 선 기어를 관통하지 않아도 되므로 유성 기어 장치의 반경 방향 크기를 줄일 수 있고 조립성을 향상시킬 수 있다.As described above, according to the present invention, unlike the conventional variable gear ratio planetary gear device having the carrier as the first input, the sun gear as the second input, and the ring gear as the output, the first input and the output are respectively compared with the first sun gear. Unlike the conventional input shaft penetrating the sun gear by the second sun gear, the input shaft does not have to penetrate the first sun gear in the present invention, thereby reducing the radial size of the planetary gear device and improving the assemblability. .
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