KR102577597B1

KR102577597B1 - 유성기어장치

Info

Publication number: KR102577597B1
Application number: KR1020160103099A
Authority: KR
Inventors: 고경민
Original assignee: 에이치엘만도 주식회사
Priority date: 2016-08-12
Filing date: 2016-08-12
Publication date: 2023-09-12
Also published as: KR20180018123A

Abstract

본 발명은 유성기어장치에 관한 것으로써, 구체적으로는 능동전륜장치(Active Front Steering)의 기어비변환장치에 설치되어 선기어와 유성기어의 기어치간 유격을 보상하여 래틀(rattle) 소음을 저감할 수 있는 유성기어장치에 관한 것이다. 본 발명은 능동전륜장치(Active Front Steering)의 기어비변환장치에서 입력선기어와 출력선기어로 구성된 선기어부에 외접하는 유성기어장치에 있어서, 상기 입력선기어와 외접하는 입력유성기어, 상기 출력선기어와 외접하는 출력유성기어로 구성된 유성기어부와, 일측에 상기 입력유성기어가 설치되고, 타측에 상기 출력유성기어가 설치된 유성기어축과, 상기 입력유성기어와 상기 출력유성기어 사이에 배치되어 상기 선기어부와 상기 유성기어부의 기어치간 유격을 보상하는 탄성부재를 포함한다.

Description

유성기어장치{PLANETARY GEAR APPARATUS}

본 발명은 유성기어장치에 관한 것으로써, 구체적으로는 능동전륜장치(Active Front Steering)의 기어비변환장치에 설치되어 선기어와 유성기어의 기어치간 유격을 보상하여 래틀(rattle) 소음이 저감될 수 있는 유성기어장치에 관한 것이다.

차량 능동전륜 조향방식인 AFS(Active Front Steering) 장치는 2입력(운전자의 조향 휠 조작에 따른 입력과 모터에 의한 입력)에 대한 1출력 조향장치로써, 운전자에 의한 조향각 뿐만 아니라 모터를 통한 조향각의 추가 또는 감쇠가 가능함에 따라, 저속에서는 조향비를 낮추어 조향 응답성을 개선시켜주고, 고속에서는 조향비를 높여 줄 수 있도록 상대적으로 운전자가 고속에서도 안정적으로 운행을 할 수 있도록 한다.

도 1은 종래의 차량 능동전륜조항장치의 구성도로써, 이를 참조하면 종래의 차량 능동전륜조향장치는 조향휠(101), 조향휠(101)의 하단에 구비되는 입력각 센서(107), 조향휠(101)과 연결되는 조향축(103), 조향축(103)을 둘러싸는 조향컬럼(105), 조향컬럼(105)의 하단에 형성되는 기어비 변환장치(109), 기어비 변환장치(109)를 구동하기 위한 제 1 모터(111), 제 1모터(111)에 구비되는 제 1 모터 위치 센서(113), 기어비 변환장치(109)의 하측에 구비되는 출력각 센서(115), 자동차의 속도를 감지하는 차속 센서(117), 기어비 변환장치(109)의 하측에 형성되되 조향축(103)의 회전 운동을 랙바(119)의 직선 운동으로 변환하는 랙-피니언 기구부(121), 랙바(119)에 조향 보조 동력을 공급하기 위한 제 2 모터(123), 입력각 센서(107)와 제 1 모터 위치 센서(113) 및 출력각 센서(115)로부터 각종 신호를 전달받는 ECU(125)를 포함하여 구성된다.

도 2는 종래의 차량 능동전륜조항장치의 기어비변환장치를 개략적으로 나타낸 단면도로써, 이를 참조하면 종래 기어비변환장치는 입력축(210), 입력축(210)의 하단에 형성되어 있는 제 1 선 기어(220), 제 1 선 기어(220)와 외접하는 제 1 단 유성 기어(270), 제 1 단 유성 기어(270)와 유성기어 축(275)으로 연결되는 제 2 단 유성 기어(280), 제 2 단 유성 기어(280)와 외접하는 제 2 선 기어(230), 제 2 선 기어(230)와 연결된 출력축(240), 웜휠(250), 및 웜(260)을 포함하여 구성된다.

이러한 구성을 가지는 종래 차량 능동전륜조향장치와 기어비변환장치의 작동 원리는 다음과 같다.

운전자가 조향휠(101)을 조작함에 따라 입력축(210)이 회전하면 입력축(210)의 하단에 형성되어 있는 제 1 선기어(220)가 입력축(210)과 연동하여 회전한다.

또한, 이 경우 제 1 선 기어(220)와 외접하고 있는 제 1 단 유성 기어(270)가 회전하게 되고 제 1 단 유성 기어(270)와 유성 기어 축(275)으로 연결되어 있는 제 2 단 유성 기어(280)가 회전하게 된다.

최종적으로 제 2 단 유성 기어(280)와 외접하는 제 2 선 기어(230)가 회전하게 되고 이에 따라 제 2 선 기어(230)로부터 연장되어 형성된 출력축(240)이 회전하게 됨으로써 운전자의 조향휠(101) 조작에 따라 발생한 조향력이 랙-피니언 기구부(121)에 전달되게 되는 것이다.

그런데, 위의 과정은 제 1 모터(111)가 작동하지 않는 경우이고, 제 1 모터(111)가 작동하는 경우에는 다음과 같은 변화가 생긴다.

차량의 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 전달되면 ECU(125)는 제 1 모터(111)에 전기적 신호를 전달하여 제 1 모터(111)를 구동하게 된다.

또한, 위의 과정에 의해 제 1 모터(111)가 구동함에 따라 모터 축(미도시)에 연결되어 있는 웜(260)도 회전하고 그에 따라 웜(260)과 맞물리도록 형성되어 있는 웜휠(250)이 회전하며 최종적으로 웜휠(250)과 일체로 구성되어 있는 캐리어(290)가 회전하게 됨으로써 입력각에 대한 출력각의 비를 조절할 수 있게 된다.

능동전륜조향장치는 자동차가 고속으로 주행하는 경우에는 운전자가 조향휠(101)을 일 방향으로 조작하여 입력축(210), 제 1 선 기어(220) 및 제 1 단 유성 기어(270)가 회전하더라도 ECU(125)가 웜휠(250), 더 나아가 캐리어(290)가 제 1 단 유성 기어(270)와 연결되어 있는 제 2 단 유성 기어(280)의 회전을 방해하는 방향으로 회전하도록 제 1 모터(111)를 제어함으로써 결국에는 입력축(210)의 회전각도에 비하여 출력축(240)의 회전각도가 작도록 하여 안전한 운전을 할 수 있도록 보조한다.

한편, 능동전륜조향장치는 차량이 주차 등을 위해 저속 상태에 있는 경우에는 입력축(210)의 회전각도에 비하여 출력축(240)의 회전각도가 크도록 하는 방향으로 제 1 모터(111)를 제어함으로써 운전자가 보다 작은 힘으로 용이한 운전을 할 수 있게 하여 준다.

그러나, 이와 같은 종래의 기어비변환장치는 기어치의 마모로 발생되는 유격(backlash)으로 인해 정밀한 조향 제어가 어려운 문제점이 있었고, 특히 차량의 조향장치의 경우 선기어와 유성기어간 유격에 의하여 발생하는 소음은 조향 시 불쾌감을 일으키는 한편 기어치의 마모가 진행됨에 따라 소음이 점점 커지게 되는 문제점이 있었다.

대한민국 등록특허공보 제10-1399792호(2014.05.27.공고)

상기 문제점을 해결하기 위해, 본 발명의 목적은 유성기어장치에 관한 것으로써, 구체적으로는 능동전륜장치의 기어비변환장치에 설치되어 선기어와 유성기어의 기어치간 유격을 보상하여 래틀 소음이 저감될 수 있는 유성기어장치를 제공하는 것이다.

상기 목적을 달성하기 위해, 본 발명은 능동전륜장치(Active Front Steering)의 기어비변환장치에서 입력선기어와 출력선기어로 구성된 선기어부에 외접하는 유성기어장치에 있어서, 상기 입력선기어와 외접하는 입력유성기어, 상기 출력선기어와 외접하는 출력유성기어로 구성된 유성기어부와, 일측에 상기 입력유성기어가 설치되고, 타측에 상기 출력유성기어가 설치된 유성기어축과, 상기 입력유성기어와 상기 출력유성기어 사이에 배치되어 상기 선기어부와 상기 유성기어부의 기어치간 유격을 보상하는 탄성부재를 포함한다.

본 발명은 상기 입력유성기어 또는 상기 출력유성기어 중 어느 하나는 상기 유성기어축에 관통되어 축방향을 따라 상방 또는 하방이동되는 이동기어인 것이 바람직하다.

본 발명은 상기 이동기어의 회전을 구속하는 고정핀과, 상기 유성기어축의 외주면과 상기 이동기어의 내주면에 함몰형성되어 상기 고정핀이 삽입되는 핀삽입부를 더 포함한다.

본 발명은 상기 고정핀과 상기 핀삽입부 간 유격을 보상하는 댐퍼와, 상기 유성기어축의 외주면과 상기 이동기어의 내주면에 함몰형성되어 상기 댐터가 삽입되는 댐퍼삽입부를 더 포함한다.

본 발명에서 상기 댐퍼는 상기 유성기어축의 길이방향을 따라 관통형성된 공간부와, 상기 공간부의 일측이 절개되어 일정 간격만큼 이격된 개방부를 포함한다.

본 발명에 따른 유성기어장치는 입력축의 회전 시, 유성기어축을 따라 상방 또는 하방이동되는 이동기어와, 이동기어의 이동에 의해 변형복원되는 탄성부재를 통해 선기어부와 유성기어부간 유격이 보상되어 래틀 소음이 저감될 수 있다.

또한, 입력축의 회전방향이 반전될 시, 댐퍼를 통해 고정핀과 핀삽입부간 유격이 보상되어 래틀 소음이 저감될 수 있다.

도 1는 종래의 차량 능동전륜조향장치의 구성도이다.
도 2는 종래의 차량 능동전륜조향장치의 기어비변환장치를 개략적으로 나타낸 단면도이다.
도 3은 본 발명의 일실시예에 따른 유성기어장치가 설치된 기어비변환장치를 나타낸 단면도이다.
도 4a는 도 3에 도시된 유성기어장치(1000)의 분해사시도이다.
도 4b는 도 4a에 도시된 댐퍼(1530)의 사시도이다.
도 5는 도 4a에 도시된 이동기어(1500)의 평면도이다.

본 발명이 속하는 기술분야에서 통상의 지식을 가진 자가 본 발명의 기술적 사상을 용이하게 실시할 수 있을 정도로 상세히 설명하기 위하여, 본 발명의 가장 바람직한 실시예를 첨부 도면을 참조하여 설명하기로 한다.

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 있어, 관련된 공지 구성 또는 기능에 대한 구체적인 설명이 본 발명의 요지를 흐릴 수 있다고 판단되는 경우에는 그 상세한 설명은 생략한다.

본 발명의 구체적인 설명에 앞서 후술되는 내용에 표현된 방향에 있어서, “상부”의 상(上)은 도 3에 도시된 출력축(350)을 기준하여 입력축(340) 측으로 향한 방향이며, “하부”의 하(下)는 입력축(340)을 기준하여 출력축(350) 측으로 향한 방향으로 정의한다.

이하, 도 3 내지 도 5를 참조하여, 본 발명의 일실시예에 따른 유성기어장치에 대하여 설명하도록 한다.

도 3은 본 발명의 일실시예에 따른 유성기어장치가 설치된 기어비변환장치를 나타낸 단면도이고, 도 4a는 도 3에 도시된 유성기어장치(1000)의 분해사시도이다.

유성기어장치(1000)는 능동전륜장치(Active Front Steering)의 기어비변환장치에 설치되며, 도 3을 참조하면 상기 기어비변환장치는 하우징(310)과, 상기 하우징(310)의 내부에 설치된 캐리어(320), 그리고 상기 캐리어(320)의 상부에 관통된 입력축(340)과 상기 캐리어(320)의 하부에 관통된 출력축(350)을 포함한다.

상기 캐리어(320)의 내부에 배치된 상기 입력축(340)의 단부에는 입력선기어(341)가 설치되어 있으며, 상기 캐리어(320)의 내부에 배치된 상기 출력축(350)의 단부에는 출력선기어(351)가 설치되어 있다.

그리고 상기 캐리어(320)의 내부에는 상기 입력선기어(341)와 상기 출력선기어(351)로 구성된 선기어부(370)에 외접하는 상기 유성기어장치(1000)가 설치되어 있다.

상기 캐리어(320)는 하부에 웜휠(330)이 일체로 형성되어 있으며, 모터가 구동됨에 따라 모터축에 연결되어 있는 웜(360)이 회전하게 되고 그에 따라 상기 웜(360)과 맞물리는 상기 웜휠(330)이 회전하게 되어 최종적으로 상기 캐리어(320)가 회전하게 된다.

도 3, 4a를 참조하면 상기 유성기어장치(1000)는 유성기어부(1100), 유성기어축(1200), 탄성부재(1300)를 포함한다.

상기 유성기어부(1100)는 입력유성기어(1110), 출력유성기어(1120)로 구성되며, 상기 입력유성기어(1110)는 상기 유성기어축(1200)의 일측에 설치되어 상기 입력선기어(341)에 외접하고, 상기 출력유성기어(1120)는 상기 유성기어축(1200)의 타측에 설치되어 상기 출력선기어(351)에 외접한다.

상기 유성기어축(1200)의 양측 단부는 상기 캐리어(320)의 상부와 하부에 관통형성된 고정부(321)에 삽입고정된다.

상기 출력유성기어(1120)의 하부에는 스냅링(1550)이 설치되어 있으며, 상기 스냅링(1550)이 결합되는 체결부(1560)가 상기 유성기어축(1200)의 외주면을 따라 함몰형성되어 있다.

상기 탄성부재(1300)는, 조타 시 상기 선기어부(370)와 상기 유성기어부(1100)의 기어치간 유격을 보상하여 래틀(rattle) 소음을 저감시키기 위한 구성으로써, 상기 입력유성기어(1110)와 상기 출력유성기어(1120) 사이에 배치된다.

상기 선기어부(370)와 상기 유성기어부(1100)는 기어치가 사선으로 형성된 헬리컬기어이며, 일예로 상기 입력유성기어(1110) 또는 상기 출력유성기어(1120) 중 어느 하나는 상기 유성기어축(1200)에 일체로 형성되는 고정기어(1400)이고, 나머지 하나는 상기 유성기어축(1200)에 관통되어 축방향을 따라 상방 또는 하방이동되는 이동기어(1500)로 구성된다.

또 다른 예로 상기 입력유성기어(1110)와 상기 출력유성기어(1120) 모두 상기 이동기어(1500)로 구성될 수 있다.

이하, 본 발명의 일실시예에서 상기 고정기어(1400)는 상기 입력유성기어(1110)로 정의하고 상기 이동기어(1500)는 상기 출력유성기어(1120)로 정의하여 설명하도록 한다.

즉, 상기 입력축(340)이 시계방향 또는 반시계방향으로 회전 시, 상기 선기어부(370)와 상기 유성기어부(1100)의 기어치간 유격만큼 상기 이동기어(1500)가 상기 유성기어축(1200)의 축방향을 따라 상방 또는 하방이동되고 상기 탄성부재(1300)가 변형 또는 복원됨으로써, 상기 선기어부(370)와 상기 유성기어부(1100)간 유격이 보상되어 래틀 소음이 저감될 수 있다.

또한, 차량의 차륜을 통해 상기 출력축(350)으로 전달되는 불특정 외력에 의하여 상기 출력축(350)이 회전되어도 상기 이동기어(1500)의 상하이동과 상기 탄성부재(1300)의 변형복원에 의해 상기 선기어부(370)와 상기 유성기어부(1100)간 유격이 보상되어 래틀 소음이 저감될 수 있다.

상기 이동기어(1500)가 상기 유성기어축(1200)의 회전방향을 따라 회전되도록 상기 이동기어(1500)의 회전을 구속하기 위하여, 고정핀(1510)이 상기 이동기어(1500)에 설치되어 있다.

상기 고정핀(1510)은 상기 유성기어축(1200)의 외주면과 상기 이동기어(1500)의 내주면에 함몰형성된 핀삽입부(1520)에 삽입된다.

즉, 상기 입력축(340)의 회전 시, 상기 고정핀(1510)이 상기 핀삽입부(1520)의 내주면에 밀착되어 상기 이동기어(1500)가 상기 유성기어축(1200)의 회전방향을 따라 회전된다.

하지만 상기 고정핀(1510)과 상기 핀삽입부(1520)간 일정한 유격(d)(도 5 도시)이 존재함으로써 상기 입력축(340)의 회전방향이 반전될 시, 상기 고정핀(1510)이 상기 핀삽입부(1520)의 내주면에 충돌하면서 래틀 소음이 발생할 수 있다.

이러한 래틀 소음을 저감시키기 위하여, 상기 고정핀(1510)과 상기 핀삽입부(1520)간 유격(d)을 보상하기 위한 댐퍼(1530)가 상기 이동기어(1500)에 설치되어 있다.

상기 댐퍼(1530)는 상기 유성기어축(1200)의 외주면과 상기 이동기어(1500)의 내주면에 함몰형성된 댐퍼삽입부(1540)에 삽입된다.

도 4b는 도 4a에 도시된 상기 댐퍼(1530)의 사시도이고, 도 5는 도 4a에 도시된 상기 이동기어(1500)의 평면도이다.

도 3, 4a, 4b를 참조하면 상기 댐퍼(1530)는 공간부(1531), 개방부(1532)를 포함하며, 상기 공간부(1531)는 상기 유성기어축(1200)의 길이방향을 따라 원통형태로 상기 댐퍼(1530)에 관통형성되어 있다.

상기 개방부(1532)는 상기 공간부(1531)의 길이방향을 따라 상기 공간부(1531)의 일측이 절개되어 일정 간격만큼 벌어진 상태로 개방되어 있다.

도 3, 4a, 4b, 5를 참조하면 상기 댐퍼(1530)의 외주면은 상기 댐퍼삽입부(1540)의 내주면에 밀착되어 있으며, 상기 입력축(340)의 회전방향이 반전될 시 상기 고정핀(1510)과 상기 핀삽입부(1520)의 유격(d)만큼 상기 이동기어(1500)와 상기 유성기어축(1200)이 어긋나게 되어 상기 댐퍼(1530)의 형태가 변형됨으로써, 상기 고정핀(1510)과 상기 핀삽입부(1520)간 충돌에 의해 발생되는 래틀소음이 저감될 수 있다.

즉, 상기 입력축(340)의 회전방향이 반전될 시 상기 고정핀(1510)과 상기 핀삽입부(1520)의 유격(d)만큼 상기 이동기어(1500)와 상기 유성기어축(1200)이 어긋나게 되어 상기 공간부(1531)의 부피가 축소되고 상기 개방부(1532)의 간격이 좁아지면서 상기 고정핀(1510)과 상기 핀삽입부(1520) 간 충돌속도가 감소됨으로써, 상기 고정핀(1510)과 상기 핀삽입부(1520)간 충돌에 의해 발생되는 래틀소음이 저감될 수 있다.

그리고 상기 입력축(340)의 회전이 멈춘 상태에서 상기 공간부(1531)와 상기 개방부(1532)가 원상태로 복원되고, 상호 밀착된 상기 고정핀(1510)과 상기 핀삽입부(1520)가 분리된다.

전술된 바와 같이, 본 발명의 일실시예에 따른 유성기어장치는 상기 입력축(340)의 회전 시, 상기 유성기어축(1200)을 따라 상하이동되는 상기 이동기어(1500)와, 상기 이동기어(1500)의 이동에 의해 변형복원되는 상기 탄성부재(1300)를 통해 상기 선기어부(370)와 상기 유성기어부(1100)간 유격이 보상되어 래틀 소음이 저감될 수 있다.

또한, 상기 입력축(340)의 회전방향이 반전될 시, 상기 댐퍼(1530)를 통해 상기 고정핀(1510)과 상기 핀삽입부(1520)간 유격(d)이 보상되어 래틀 소음이 저감될 수 있다.

상기와 같이 도면과 명세서에서 최적의 실시예가 개시되었다. 여기서 특정한 용어들이 사용되었으나, 이는 단지 본 발명을 설명하기 위한 목적에서 사용된 것이지 의미 한정이나 특허청구범위에 기재된 본 발명의 범위를 제한하기 위하여 사용된 것은 아니다. 그러므로, 본 기술 분야의 통상의 지식을 가진 자라면 이로부터 다양한 변형 및 균등한 타 실시예가 가능하다는 점을 이해할 것이다. 따라서, 본 발명의 진정한 기술적 보호범위는 첨부된 특허청구범위의 기술적 사상에 의해 정해져야 할 것이다.

d : 유격 1000 : 유성기어장치
1100 : 유성기어부 1110 : 입력유성기어
1120 : 출력유성기어 1200 : 유성기어축
1300 : 탄성부재 1400 : 고정기어
1500 : 이동기어 1510 : 고정핀
1520 : 핀삽입부 1530 : 댐퍼
1531 : 공간부 1532 : 개방부
1540 : 댐퍼삽입부 1550 : 스냅링
1560 : 체결부

Claims

능동전륜장치(Active Front Steering)의 기어비변환장치에서 입력선기어와 출력선기어로 구성된 선기어부에 외접하는 유성기어장치에 있어서,
상기 입력선기어에 외접하는 입력유성기어와, 상기 출력선기어에 외접하는 출력유성기어로 구성된 유성기어부;
일측에 상기 입력유성기어가 설치되고, 타측에 상기 출력유성기어가 설치된 유성기어축; 및
상기 입력유성기어와 상기 출력유성기어 사이에 배치되어 상기 선기어부와 상기 유성기어부의 기어치간 유격을 보상하는 탄성부재;를 포함하며
상기 입력유성기어 또는 상기 출력유성기어 중 어느 하나는 상기 유성기어축에 관통되어 축방향을 따라 상방 또는 하방이동되는 이동기어이고,
상기 이동기어의 회전을 구속하는 고정핀; 및 상기 유성기어축의 외주면과 상기 이동기어의 내주면에 함몰형성되어 상기 고정핀이 삽입되는 핀삽입부; 및
상기 고정핀과 상기 핀삽입부 간 유격을 보상하는 댐퍼;와
상기 유성기어축의 외주면과 상기 이동기어의 내주면에 함몰형성되되 상기 유성기어축의 외주면 상에서 상기 핀삽입부에 대응되는 반대측에 위치되는 상기 댐퍼가 삽입되는 댐퍼삽입부;
를 더 포함하는 유성기어장치
삭제
삭제
삭제
제 1 항에 있어서,
상기 댐퍼는
상기 유성기어축의 길이방향을 따라 관통형성된 공간부; 및
상기 공간부의 일측이 절개되어 일정 간격만큼 이격된 개방부;
를 포함하는 유성기어장치.