KR102636416B1

KR102636416B1 - 조타 장치

Info

Publication number: KR102636416B1
Application number: KR1020170003317A
Authority: KR
Inventors: 마사히로 다카하시; 유토 나카이; 고지 나카무라
Original assignee: 나부테스코 가부시키가이샤
Priority date: 2016-01-22
Filing date: 2017-01-10
Publication date: 2024-02-15
Also published as: DE102017200141A1; CN106995004A; KR20170088289A; JP2017128302A; JP6681201B2; CN106995004B

Abstract

본 출원은, 피트먼 아암을 사용하여 차량의 차륜의 방향을 변경하는 조타 장치를 개시한다. 조타 장치는, 조타력을 출력하는 회전 샤프트를 갖는 모터와, 차량에 고정된 외통과, 증폭된 조타력을 생성하는 기어 기구와, 증폭된 조타력을 출력하는 출력부를 포함하는 감속기를 구비한다. 기어 기구의 편심부는, 편심 회전하여, 외통에 형성된 내치환과 맞물리는 요동 기어의 중심이 출력축 주위로 주회하도록 요동 기어에 요동 회전을 부여한다. 저널부는, 요동 기어의 요동 회전을, 증폭된 조타력으로서 출력부에 전달한다. 출력부는, 외통 외부에 배치되고, 피트먼 아암으로서 차량에 설치되는 외측 부분을 포함한다.

Description

조타 장치 {STEERING APPARATUS}

본 발명은, 피트먼 아암을 사용하여 차량의 차륜의 방향을 변경하는 전동식 조타 장치에 관한 것이다.

차륜의 방향을 변경하는 조타 장치는, 다양한 차량에 탑재되어 있다. 일본 특허 공개 제2007-1564호 공보는, 피트먼 아암을 구비하는 조타 기구를 개시한다. 일본 특허 공개 제2007-1564호 공보에 개시되는 피트먼 아암은, 유성 기어를 사용하여 모터로부터 출력된 조타력을 증폭하는 감속기에 설치된다.

일본 특허 공개 제2007-1564호 공보에 의하면, 감속기는 240의 감속비를 갖는다. 그러나, 굵은 차륜의 방향을 변경하기 위해서는, 더 높은 감속비가 필요해지는 경우도 있다. 조타 장치를 설계하는 설계자가, 일본 특허 공개 제2007-1564호 공보의 기술에 기초하여, 더 높은 감속비를 달성하려고 하면, 감속기는 필연적으로 대형화된다. 이것은, 차량에 탑재되는 조타 장치에 요구되는 특성(즉, 경량이며 또한 소형인 것)에 상반된다.

본 발명은, 높은 감속비를 달성하는 소형이며 또한 경량인 감속기를 갖는 조타 장치를 제공하는 것을 목적으로 한다.

본 발명의 일 국면에 관한 조타 장치는, 피트먼 아암을 사용하여 차량의 차륜의 방향을 변경한다. 조타 장치는, 상기 차륜의 상기 방향을 변경하기 위한 조타력을 출력하는 회전 샤프트를 갖는 모터와, 상기 차량에 고정된 외통과, 상기 외통 내에서, 상기 조타력을 소정의 감속비로 증폭하고, 증폭된 조타력을 생성하는 기어 기구와, 상기 증폭된 조타력을 소정의 출력축 주위의 회전으로서 출력하는 출력부를 포함하는 감속기를 구비한다. 상기 기어 기구는, (ⅰ) 상기 회전 샤프트에 형성된 기어부와 맞물리는 전달 기어와, (ⅱ) 상기 외통에 형성된 내치환과 맞물리는 요동 기어와, (ⅲ) 상기 전달 기어의 회전축을 정하는 저널부와, 상기 회전축으로부터 편심된 편심부를 갖는 크랭크 조립체를 포함한다. 상기 편심부는, 상기 회전축에 대해 편심 회전하여, 상기 요동 기어의 중심이 상기 출력축 주위로 주회하도록 상기 요동 기어에 요동 회전을 부여한다. 상기 저널부는, 상기 출력부에 연결된다. 상기 외통에 대한 상기 출력부의 회전은, 상기 요동 기어의 상기 요동 회전에 의해, 상기 증폭된 조타력으로서, 상기 저널부를 통해 상기 출력부에 전달된다. 상기 출력부는, 상기 외통 외부에 배치되고, 상기 피트먼 아암으로서 상기 차량에 설치되는 외측 부분을 포함한다.

상술한 조타 장치는, 높은 감속비를 달성하는 소형이며 또한 경량인 감속기를 가질 수 있다.

상술한 조타 장치의 목적, 특징 및 이점은, 이하의 상세한 설명과 첨부 도면에 의해 더욱 명백해진다.

도 1은 제1 실시 형태의 조타 장치의 개념적인 단면도이다.
도 2는 도 1에 도시되는 A-A선을 따르는 개략적인 단면도이다.
도 3은 제2 실시 형태의 조타 장치의 개념적인 단면도이다.
도 4는 제3 실시 형태의 조타 장치의 개념적인 블록도이다.

<제1 실시 형태>

감속기의 큰 감속비는, 조타력에 대한 큰 증폭률로 귀결된다. 한편, 감속비의 증대는, 감속기의 크기 및 중량의 증대를 초래하기 쉽다. 감속기의 크기 및 중량의 증대는, 차량에 탑재되는 차량 설비로서 일반적으로 요구되는 특성에 상반된다. 본 발명자들은, 높은 감속비를 달성하는 소형이며 또한 경량인 감속기를 갖는 조타 장치를 개발하였다. 제1 실시 형태에 있어서, 예시적인 조타 장치가 설명된다.

도 1은, 제1 실시 형태의 조타 장치(100)의 개념적인 단면도이다. 도 1을 참조하여, 조타 장치(100)가 설명된다.

조타 장치(100)는, 모터(200)와, 감속기(300)를 구비한다. 모터(200)는, 하우징(210)과, 회전 샤프트(220)를 포함한다. 하우징(210)은, 코일(도시하지 않음)이나 스테이터 코어(도시하지 않음)를 내장하고, 구동 신호에 따라서 조타력을 생성한다. 회전 샤프트(220)는, 하우징(210)으로부터 감속기(300) 내에 돌출된다. 하우징(210) 내에서 생성된 조타력은, 회전 샤프트(220)의 회전으로서 출력된다. 조타력은, 감속기(300)에 의해 증폭되고, 차량(도시하지 않음)의 차륜(도시하지 않음)의 방향의 변경에 이용된다.

도 1은, 가상적인 제1축(FAX)을 도시한다. 제1축(FAX)은, 감속기(300)의 출력축을 의미한다. 회전 샤프트(220)는, 제1축(FAX)을 따라 연장된다. 회전 샤프트(220)는, 제1축(FAX) 주위로 회전한다. 회전 샤프트(220)에는, 기어부(221)가 형성된다. 기어부(221)는, 감속기(300)에 연결된다. 이 결과, 조타력은, 모터(200)로부터 감속기(300)로 전달된다.

감속기(300)는, 외통(400)과, 기어 기구(500)와, 출력부(600)를 포함한다. 외통(400)은, 모터(200)와 함께 차량에 고정된다. 외통(400)은, 기어 기구(500)가 수용되는 내부 공간을 형성한다. 출력부(600)의 일부도, 외통(400)에 의해 둘러싸인 내부 공간에 배치된다. 기어 기구(500)는, 외통(400)과 협동하여, 모터(200)가 생성한 조타력을 소정의 감속비로 증폭한다. 출력부(600)는, 기어 기구(500)에 연결되고, 증폭된 조타력을, 제1축(FAX) 주위의 회전으로서 출력한다. 증폭된 조타력은, 최종적으로 차량의 차륜으로 전달된다. 이 결과, 차륜의 방향은 변경된다. 본 실시 형태에 있어서, 소정의 출력축은, 제1축(FAX)에 의해 예시된다.

외통(400)은, 제1 통벽(410)과, 제2 통벽(420)과, 제3 통벽(430)을 포함한다. 제2 통벽(420)은, 제1 통벽(410)과 제3 통벽(430) 사이에 배치된다. 제1 통벽(410), 제2 통벽(420) 및 제3 통벽(430)은 협동하여, 상술한 내부 공간을 형성한다.

제1 통벽(410)은, 대략 원판 형상의 단부벽(411)과, 대략 원통 형상의 주위벽(412)을 포함한다. 모터(200)의 하우징(210)은, 회전 샤프트(220)가 돌출되는 단부면(211)을 포함한다. 단부벽(411)은, 단부면(211)에 밀접된다. 단부벽(411)에는, 제1축(FAX)을 중심으로 하는 관통 구멍(413)이 형성된다. 모터(200)의 회전 샤프트(220)는 관통 구멍(413)을 통해 외통(400) 내에 돌출된다.

조타 장치(100)는, 시일 링(701)을 구비한다. 시일 링(701)은 회전 샤프트(220)와 단부벽(411) 사이에 형성된 환상의 공간에 끼움 삽입된다. 이 결과, 모터(200)의 단부면(211)과 제1 통벽(410)의 단부벽(411) 사이의 경계를 통한 외통(400)의 내부 공간으로의 이물의 침입은 발생하기 어려워진다.

주위벽(412)은, 단부벽(411)의 주연으로부터 제2 통벽(420)을 향해 돌출된다. 주위벽(412)은, 제2 통벽(420)의 단부 에지면에 맞닿는다. 주위벽(412)은, 모터(200)의 회전 샤프트(220)를 둘러싼다.

제2 통벽(420)은, 제1 통벽(410)과 제3 통벽(430)에 인접하는 대략 원통 형상의 부재이다. 제2 통벽(420)은, 내벽면(421)을 포함한다. 내벽면(421)에는, 기어 기구(500)와 맞물리는 내치환(후술됨)이 형성된다. 내벽면(421)의 원주 길이는 길기 때문에, 조타 장치(100)를 설계하는 설계자는, 내치환으로서, 환상으로 배열된 다수의 내치를 형성할 수 있다. 따라서, 감속기(300)는 높은 감속비하에서, 조타력을 증폭할 수 있다.

제3 통벽(430)은, 대략 원통 형상의 주위벽(431)과, 대략 원판 형상의 단부벽(432)을 포함한다. 주위벽(431)은, 제1 통벽(410)의 주위벽(412) 및 제2 통벽(420)에 연결된다. 제1 통벽(410)의 주위벽(412), 제2 통벽(420) 및 제3 통벽(430)의 주위벽(431)은, 제1축(FAX)을 중심으로 하는 대략 원기둥 형상의 공간을 형성한다. 단부벽(432)은, 제1축(FAX)과 대략 직교한다. 출력부(600)의 일부는, 단부벽(432)을 관통하여, 외통(400)의 외부에 나타난다.

도 2는, 도 1에 도시되는 A-A선을 따르는 개략적인 단면도이다. 도 1 및 도 2를 참조하여, 감속기(300)가 설명된다.

기어 기구(500)는, 3개의 전달 기어(510)(도 1은 3개의 전달 기어(510) 중 하나를 나타냄)와, 3개의 크랭크 조립체(520)(도 1은 3개의 크랭크 조립체(520) 중 1개를 나타냄)와, 기어부(530)를 포함한다. 도 1은, 제1축(FAX) 외에도, 제2축(SAX)을 나타낸다. 제2축(SAX)은, 제1축(FAX)으로부터 이격된 위치에 있어서, 제1축(FAX)과 평행하게 연장된다.

3개의 전달 기어(510)는, 제1축(FAX) 주위에 대략 등간격으로 배치된다. 3개의 전달 기어(510) 각각은, 제2축(SAX) 주위로 회전한다. 3개의 전달 기어(510) 각각은, 모터(200)의 기어부(221)와 맞물린다. 3개의 전달 기어(510) 각각은, 기어부(221)보다 많은 기어 티스를 갖는다. 기어부(221)와 3개의 전달 기어(510) 각각이 맞물린 결과, 조타력은 증폭된다.

3개의 크랭크 조립체(520) 각각은, 크랭크축(521)과, 2개의 테이퍼 베어링(522, 523)과, 2개의 니들 베어링(524, 525)을 포함한다. 크랭크축(521)은, 2개의 저널(526, 527)과, 2개의 편심부(528, 529)를 포함한다. 편심부(528)는, 저널(526, 527) 사이에 위치한다. 편심부(529)는, 편심부(528)와 저널(527) 사이에 위치한다. 저널(526, 527)은, 제2축(SAX) 주위로 회전한다. 편심부(528, 529)는, 제2축(SAX)으로부터 편심된다. 편심부(528)는, 편심 방향에 있어서, 편심부(529)와 상위하다. 본 실시 형태에 있어서, 회전축은 제2축(SAX)에 의해 예시된다.

전달 기어(510) 및 테이퍼 베어링(522)은 저널(526)에 설치된다. 테이퍼 베어링(523)은 저널(527)에 설치된다. 니들 베어링(524)은 편심부(528)에 설치된다. 니들 베어링(525)은 편심부(529)에 설치된다. 설계자는, 다른 종류의 베어링을 사용하여, 크랭크 조립체를 형성해도 된다. 본 실시 형태의 원리는, 크랭크 조립체에 조립되는 특정 종류의 베어링에 한정되지 않는다. 본 실시 형태에 있어서, 저널부는, 저널(526, 527) 및 테이퍼 베어링(522, 523)에 의해 예시된다.

기어부(530)는, 2개의 요동 기어(531, 532)를 포함한다. 요동 기어(531)에는, 3개의 원형 관통 구멍이 형성된다. 3개의 크랭크 조립체(520)의 편심부(528) 및 니들 베어링(524)은, 3개의 원형 관통 구멍에 각각 끼움 삽입된다. 요동 기어(531)와 마찬가지로, 요동 기어(532)에는 3개의 원형 관통 구멍이 형성된다(도 2를 참조). 3개의 크랭크 조립체(520)의 편심부(529) 및 니들 베어링(525)은 3개의 원형 관통 구멍에 각각 끼움 삽입된다.

크랭크축(521)이 회전하면, 편심부(528, 529)는 요동 기어(531, 532)에 요동 회전을 각각 부여한다. 요동 회전하는 동안, 요동 기어(531, 532)의 중심은, 제1축(FAX) 주위로 주회한다. 편심부(528, 529) 사이의 편심 방향에 있어서의 상위는, 요동 기어(531, 532)의 중심의 주회 이동의 위상차로 귀결된다.

요동 기어(531, 532) 각각은, 트로코이드 기어여도 되고, 사이클로이드 기어여도 된다. 대체적으로서, 요동 기어(531, 532) 각각은, 다른 종류의 기어여도 된다. 본 실시 형태의 원리는, 요동 기어(531, 532)로서 사용되는 기어의 특정 종류에 한정되지 않는다.

요동 기어(531, 532)는, 공통의 도면에 기초하여 형성되어도 된다. 이 경우, 요동 기어(531, 532)는 형상 및 크기에 있어서 대략 일치한다.

설계자는, 1개의 요동 기어를 감속기에 조립해도 된다. 대체적으로서, 설계자는, 2를 초과하는 수의 요동 기어를 감속기에 조립해도 된다. 본 실시 형태의 원리는, 몇 개의 요동 기어가 감속기에 조립되는지에 의해서는, 전혀 한정되지 않는다.

도 1에 도시되는 A-A선은, 제2 통벽(420)을 가로지른다. 도 2에 도시되는 바와 같이, 제2 통벽(420)은, 원통 벽(422)과 복수의 내치 핀(423)을 포함한다. 도 1에 도시되는 바와 같이, 원통 벽(422)은 제1 통벽(410)의 주위벽(412)과 제3 통벽(430)의 주위벽(431)에 연결된다. 도 2에 도시되는 바와 같이, 원통 벽(422)은 복수의 홈이 형성된 내주면(424)을 포함한다. 도 2에 도시되는 바와 같이, 복수의 홈은, 제1축(FAX) 주위로 대략 등간격으로 형성된다. 복수의 홈은, 제1축(FAX)과 대략 평행하게 연장된다. 복수의 홈 각각은, 대략 반원형의 단면을 갖는다. 복수의 내치 핀(423)은 복수의 홈에 각각 끼움 삽입된다. 복수의 내치 핀(423) 각각은, 대략 원형의 단면을 갖는다. 복수의 내치 핀(423) 각각의 대략 반쪽 면은, 원통 벽(422)의 내주면(424)으로부터 제1축(FAX)을 향해 돌출된다. 이 결과, 상술한 내치환이 형성된다. 원통 벽(422)의 내주면(424) 및 복수의 내치 핀(423)은, 도 1을 참조하여 설명된 내벽면(421)을 형성한다.

상술한 요동 회전하는 동안, 요동 기어(531)는, 복수의 내치 핀(423) 중 대략 반수와 맞물린다. 이때, 요동 기어(532)는 나머지 내치 핀(423)에 맞물린다. 이 결과, 모터(200)의 기어부(221)와 전달 기어(510) 사이의 맞물림에 의해 증폭된 조타력은, 복수의 내치 핀(423)과 요동 기어(531, 532) 사이의 맞물림에 의해 더 증폭된다.

원통 벽(422)의 내주면(424)의 원주 길이는 길기 때문에, 설계자는, 매우 많은 홈을 내주면(424)에 형성할 수 있다. 이 결과, 설계자는, 매우 많은 내치 핀(423)을 원통 벽(422)에 설치할 수 있다. 따라서, 설계자는, 복수의 내치 핀(423)과 요동 기어(531, 532) 사이의 맞물림에 의해 얻어지는 감속비를, 매우 큰 값으로 설정할 수 있다.

도 1에 도시되는 바와 같이, 출력부(600)는, 캐리어(610)와 2개의 주 베어링(621, 622)과, 아암(650)을 포함한다. 캐리어(610)는, 대략 원판 형상의 단부판부(630)와, 단부판부(630)에 고정되는 기부(640)를 포함한다. 단부판부(630)는, 전달 기어(510)와 기어부(530) 사이에 위치한다. 단부판부(630)에는, 3개의 원형 관통 구멍(631)(도 1은 3개의 원형 관통 구멍(631) 중 하나를 나타냄)이 형성된다. 3개의 크랭크 조립체(520)의 저널(526) 및 테이퍼 베어링(522)은 3개의 원형 관통 구멍(631)에 각각 끼움 삽입된다.

기부(640)는, 대략 원판 형상의 기판부(641)와, 3개의 연결 샤프트(642)(도 2를 참조)와, 출력 샤프트(643)를 포함한다. 기어부(530)는, 기판부(641)와 단부판부(630) 사이에 위치한다. 기판부(641)는, 제1면(644)과, 제2면(645)을 포함한다. 제1면(644)은 기어부(530)에 대향한다. 제2면(645)은 제1면(644)과는 반대측에 위치한다.

기판부(641)에는, 제1면(644)으로부터 제2면(645)을 향해 오목 형성된 대략 원형의 오목부(646)가 형성된다. 저널(527) 및 테이퍼 베어링(523)은, 기판부(641)의 오목부(646)에 끼움 삽입된다. 이 결과, 기어 기구(500)에 의해 증폭된 조타력은, 캐리어(610)에 전달된다. 증폭된 조타력이 캐리어(610)에 전달되면, 캐리어(610)는 제1축(FAX) 주위로 회전한다.

도 1에 도시되는 바와 같이, 연결 샤프트(642)는, 제1면(644)으로부터 단부판부(630)를 향해 연장된다. 연결 샤프트(642)의 선단면은, 단부판부(630)에 맞닿고, 연결 샤프트(642)는 리머볼트 및 핀에 의해 단부판부(630)에 연결된다.

도 2에 도시되는 바와 같이, 요동 기어(532)에는, 3개의 사다리꼴 관통 구멍이 형성된다. 마찬가지로, 요동 기어(531)에도 3개의 사다리꼴 관통 구멍이 형성된다. 3개의 연결 샤프트(642)는, 이들 사다리꼴 관통 구멍에 각각 삽입 관통된다. 이들 사다리꼴 관통 구멍의 크기는, 요동 기어(531, 532)와 3개의 연결 샤프트(642) 사이의 간섭이 발생하지 않도록 정해진다.

도 1에 도시되는 바와 같이, 출력 샤프트(643)는, 기판부(641)의 제2면(645)으로부터 제1축(FAX)을 따라 연장된다. 출력 샤프트(643)는, 연결 샤프트(642)와는 반대 방향으로 연장된다. 제3 통벽(430)의 단부벽(432)에는, 제1축(FAX)을 중심으로 한 관통 구멍(433)이 형성된다. 출력 샤프트(643)는, 관통 구멍(433)을 관통하므로, 출력 샤프트(643)의 선단부는, 외통(400)의 외부에 나타난다.

아암(650)은, 외통(400)의 외측에서, 출력 샤프트(643)에 설치된다. 아암(650)은, 제1축(FAX)에 대략 직교하는 방향으로 연장된다. 아암(650)은, 차량에 탑재된 타이로드 아암(도시하지 않음)에 연결된다. 따라서, 캐리어(610)가 제1축(FAX) 주위로 회전하면, 아암(650)은, 제1축(FAX) 주위로 요동하여, 차륜에 연결된 타이로드 아암을 구동할 수 있다. 즉, 아암(650)은, 피트먼 아암으로서 기능할 수 있다.

아암(650)은, 시판되고 있는 피트먼 아암과 마찬가지의 구조를 가져도 된다. 따라서, 본 실시 형태의 원리는, 아암(650)의 특정 구조에 한정되지 않는다. 본 실시 형태에 있어서, 외측 부분은, 아암(650)에 의해 예시된다.

스플라인 가공이, 출력 샤프트(643)에 실시되어도 된다. 이 경우, 아암(650)에는, 스플라인 구멍이 형성된다. 출력 샤프트(643)는, 아암(650)의 스플라인 구멍에 끼움 삽입된다(스플라인 결합). 본 실시 형태에 있어서, 아암 부재는, 아암(650)에 의해 예시된다.

스플라인 결합 대신에, 다른 접속 기술이, 출력 샤프트(643)와 아암(650) 사이의 접속에 이용되어도 된다. 예를 들어, 키가, 출력 샤프트(643)와 아암(650) 사이의 접속에 이용되어도 된다. 본 실시 형태의 원리는, 출력 샤프트(643)와 아암(650) 사이의 접속에 이용되는 특정 접속 구조에 한정되지 않는다.

주 베어링(621)은, 제2 통벽(420)의 내벽면(421)과 단부판부(630)의 외주면 사이에 형성된 환상의 공간에 끼움 삽입된다. 주 베어링(622)은, 제2 통벽(420)의 내벽면(421)과 기판부(641)의 외주면 사이에 형성된 환상의 공간에 끼움 삽입된다. 제1축(FAX)은, 주 베어링(621, 622)에 의해 정해진다. 기어부(530)는, 주 베어링(621, 622)의 사이에 위치한다. 따라서, 기어부(530)의 요동 회전에 기인하는 편심적인 진동은, 출력 샤프트(643)에 전달되기 어려워진다.

조타 장치(100)는, 시일 링(702)을 구비한다. 시일 링(702)은, 출력 샤프트(643)와 제3 통벽(430)의 단부벽(432) 사이에 형성된 환상의 공간에 끼움 삽입된다. 이 결과, 외통(400)의 내부 공간으로의 이물의 침입은 발생하기 어려워진다.

도 1에 도시되는 바와 같이, 출력 샤프트(643)는, 기판부(641)의 제2면(645)보다 매우 작은 단면을 갖는다. 따라서, 시일 링(702)과 출력 샤프트(643)의 접촉 길이는 짧아진다. 이것은, 시일 링(702)이, 출력 샤프트(643)의 회전에 큰 저항을 부여하지 않는 것을 의미한다. 본 실시 형태에 있어서, 접속면은, 기판부(641)의 제2면(645)에 의해 예시된다.

기어 기구(500)는, 모터(200)와 아암(650) 사이에 위치한다. 따라서, 모터(200)의 회전 샤프트(220)는 짧아도 된다. 이 결과, 조타력은, 모터(200)로부터 기어 기구(500)로 효율적이고 또한 안정적으로 전달된다.

<제2 실시 형태>

감속기의 기판부로부터 반경 방향으로 연장되는 부위가, 피트먼 아암으로서 이용되어도 된다. 이 경우, 제1 실시 형태에 관련하여 설명된 출력 샤프트는 필요로 하지 않으므로, 조타 장치는, 제1축의 연장 방향에 있어서, 짧은 치수를 가질 수 있다. 제2 실시 형태에 있어서, 다른 또 하나의 예시적인 조타 장치가 설명된다.

도 3은, 제2 실시 형태의 조타 장치(100A)의 개념적인 단면도이다. 도 1 및 도 3을 참조하여, 조타 장치(100A)가 설명된다. 제1 실시 형태의 설명은, 제1 실시 형태와 동일한 부호가 부여된 요소에 원용된다.

제1 실시 형태와 마찬가지로, 조타 장치(100A)는, 모터(200)와, 시일 링(701)을 구비한다. 제1 실시 형태의 설명은, 이들 요소에 원용된다.

조타 장치(100A)는, 감속기(300A)와, 시일 링(702A)을 구비한다. 제1 실시 형태와 마찬가지로, 감속기(300A)는, 기어 기구(500)를 구비한다. 제1 실시 형태의 설명은, 기어 기구(500)에 원용된다.

감속기(300A)는, 외통(400A)과, 출력부(600A)를 포함한다. 외통(400A)은, 모터(200)와 함께 차량에 고정된다. 외통(400A)은, 출력부(600A)와 협동하여, 기어 기구(500)가 수용되는 내부 공간을 형성한다. 출력부(600A)의 일부는, 외통(400A)에 의해 둘러싸인 내부 공간에 배치된다.

제1 실시 형태와 마찬가지로, 외통(400A)은, 제1 통벽(410)과, 제2 통벽(420)을 포함한다. 제1 실시 형태와 마찬가지로, 제1 통벽(410)의 주위벽(412) 및 제2 통벽(420)은 협동하여, 기어 기구(500)를 둘러싼다. 제1 실시 형태의 설명은, 제1 통벽(410) 및 제2 통벽(420)에 원용된다.

제1 실시 형태와는 달리, 외통(400A)은, 도 1을 참조하여 설명된 제3 통벽(430)을 갖지 않는다. 제2 통벽(420)은, 대략 원형의 윤곽띠를 그리는 단부 에지면(426)을 포함한다. 제1 실시 형태에 있어서, 단부 에지면(426)은 제3 통벽(430)에 연결된다. 본 실시 형태에 있어서, 단부 에지면(426)은 출력부(600A)의 부분적인 삽입을 허용하는 대략 원형의 개구 영역을 형성한다.

제1 실시 형태와 마찬가지로, 출력부(600A)는, 주 베어링(621, 622)을 포함한다. 제1 실시 형태의 설명은, 주 베어링(621, 622)에 원용된다.

출력부(600A)는, 캐리어(610A)를 더 포함한다. 제1 실시 형태와 마찬가지로, 캐리어(610A)는 단부판부(630)를 포함한다. 제1 실시 형태의 설명은, 단부판부(630)에 원용된다.

캐리어(610A)는, 기부(640A)와, 아암부(647)를 더 포함한다. 제1 실시 형태와 마찬가지로, 기부(640A)는, 3개의 연결 샤프트(642)(도 3은, 3개의 연결 샤프트(642) 중 하나를 나타냄)를 포함한다. 제1 실시 형태의 설명은, 3개의 연결 샤프트(642)에 원용된다.

기부(640A)는, 기판부(641A)를 더 포함한다. 제1 실시 형태와 마찬가지로, 기판부(641A)는, 제1면(644)을 포함한다. 제1 실시 형태와 마찬가지로, 기판부(641A)에는 오목부(646)가 형성된다. 제1 실시 형태의 설명은, 제1면(644) 및 오목부(646)에 원용된다.

기판부(641A)는, 제2면(645A)과, 주위면(648)을 포함한다. 제1 실시 형태와 마찬가지로, 제2면(645A)은, 제1면(644)과는 반대측에 위치한다. 제1 실시 형태와는 달리, 제2면(645A)은, 외통(400A)으로부터 전체적으로 노출된다. 주위면(648)은, 제1면(644)과 제2면(645A) 사이에서 대략 원형의 윤곽을 그린다. 주위면(648)의 일부는, 외통(400A) 내에 삽입된다. 주위면(648)의 나머지 부분은, 외통(400A)으로부터 노출된다. 본 실시 형태에 있어서, 외면은, 제2면(645A) 및 주위면(648)의 노출 부위에 의해 예시된다.

시일 링(702A)은, 제2 통벽(420)과 기판부(641A)의 주위면(648) 사이에 형성된 환상의 공극에 끼움 삽입된다. 이 결과, 외통(400A)의 내부 공간으로의 이물의 침입은 발생하기 어려워진다.

아암부(647)는, 기단부(651)와 선단부(652)를 포함한다. 기단부(651)는, 기판부(641A)의 제2면(645A) 및/또는 주위면(648)의 노출 부위와 일체적으로 접속된다. 따라서, 아암부(647)는, 기판부(641A)로부터 분리 불가능하다. 설계자는, 아암부(647)에 가해지는 최대 부하를 고려하여, 기단부(651)와 기판부(641A)의 접속 부위의 크기 및 형상을 결정할 수 있다. 따라서, 본 실시 형태의 원리는, 기단부(651)의 특정 형상 및 크기에 한정되지 않는다.

선단부(652)는, 기단부(651)로부터 기판부(641A)의 반경 방향으로 연장된다. 이 결과, 선단부(652)는, 기판부(641A)의 주위면(648)으로부터 돌출된다. 선단부(652)는 차량에 탑재된 타이로드 아암(도시하지 않음)에 연결된다. 따라서, 캐리어(610A)가 제1축(FAX) 주위로 회전하면, 선단부(652)는 제1축(FAX) 주위로 요동하여, 차륜에 연결된 타이로드 아암을 구동할 수 있다. 즉, 아암부(647)는, 피트먼 아암으로서 기능할 수 있다. 본 실시 형태에 있어서, 외측 부분은, 아암부(647)에 의해 예시된다.

<제3 실시 형태>

상술한 실시 형태의 조타 장치는, 다양한 제어하에서 동작하여, 차륜의 방향을 변경할 수 있다. 제3 실시 형태에 있어서, 조타 장치의 예시적인 제어 기술이 설명된다.

도 4는, 제3 실시 형태의 조타 장치(100B)의 개념적인 블록도이다. 도 1, 도 3 및 도 4를 참조하여, 조타 장치(100B)가 설명된다.

조타 장치(100B)는, 모터(200B)와, 감속기(300B)를 구비한다. 모터(200B)는, 상술한 실시 형태에 관련하여 설명된 모터(200)에 대응한다. 감속기(300B)는, 상술한 실시 형태에 관련하여 설명된 감속기(300, 300A)에 대응한다.

도 4는, 스티어링 휠(STW)과, 스티어링 샤프트(STS)와, 제어 장치(CTR)를 나타낸다. 스티어링 샤프트(STS)는, 스티어링 휠(STW)로부터 연장된다. 스티어링 샤프트(STS)는, 조타 장치(100B)에 기계적으로 연결되어도 된다. 이 경우, 제어 장치(CTR)는, 스티어링 휠(STW)의 회전에 기인하여 스티어링 샤프트(STS)에 발생한 토크를 참조하여, 조타 장치(100B)를 제어해도 된다. 대체적으로서, 스티어링 샤프트(STS)는, 조타 장치(100B)와는 기계적으로 연결되지 않아도 된다. 이 경우, 제어 장치(CTR)는, 스티어링 휠(STW) 및/또는 스티어링 샤프트(STS)의 회전각을 참조하여, 조타 장치(100B)를 제어해도 된다.

제어 장치(CTR)는, 동작 센서(MTS)와, 신호 생성부(SGT)를 포함한다. 동작 센서(MTS)는, 스티어링 샤프트(STS)에 발생한 토크를 검출해도 된다. 대체적으로서, 동작 센서(MTS)는, 스티어링 휠(STW) 및/또는 스티어링 샤프트(STS)의 회전각을 검출해도 된다. 동작 센서(MTS)는, 토크 또는 회전각을 나타내는 동작 데이터를 생성한다. 동작 데이터는, 동작 센서(MTS)로부터 신호 생성부(SGT)로 출력된다. 신호 생성부(SGT)는, 동작 데이터에 따라서 구동 신호를 생성한다. 구동 신호는, 신호 생성부(SGT)로부터 모터(200B)로 출력된다. 모터(200B)는, 구동 신호에 따라서 조타력을 생성할 수 있다.

상술한 다양한 실시 형태에 관련하여 설명된 설계 원리는, 다양한 조타 장치에 적용 가능하다. 상술한 다양한 실시 형태 중 하나에 관련하여 설명된 다양한 특징 중 일부가, 다른 또 하나의 실시 형태에 관련하여 설명된 조타 장치에 적용되어도 된다.

상술한 실시 형태에 관련하여 설명된 조타 장치는, 이하의 특징을 주로 구비한다.

상술한 실시 형태의 일 국면에 관한 조타 장치는, 피트먼 아암을 사용하여 차량의 차륜의 방향을 변경한다. 조타 장치는, 상기 차륜의 상기 방향을 변경하기 위한 조타력을 출력하는 회전 샤프트를 갖는 모터와, 상기 차량에 고정된 외통과, 상기 외통 내에서, 상기 조타력을 소정의 감속비로 증폭하고, 증폭된 조타력을 생성하는 기어 기구와, 상기 증폭된 조타력을 소정의 출력축 주위의 회전으로서 출력하는 출력부를 포함하는 감속기를 구비한다. 상기 기어 기구는, (ⅰ) 상기 회전 샤프트에 형성된 기어부와 맞물리는 전달 기어와, (ⅱ) 상기 외통에 형성된 내치환과 맞물리는 요동 기어와, (ⅲ) 상기 전달 기어의 회전축을 정하는 저널부와, 상기 회전축으로부터 편심된 편심부를 갖는 크랭크 조립체를 포함한다. 상기 편심부는, 상기 회전축에 대해 편심 회전하여, 상기 요동 기어의 중심이 상기 출력축 주위로 주회하도록 상기 요동 기어에 요동 회전을 부여한다. 상기 저널부는, 상기 출력부에 연결된다. 상기 외통에 대한 상기 출력부의 회전은, 상기 요동 기어의 상기 요동 회전에 의해, 상기 증폭된 조타력으로서 상기 저널부를 통해 상기 출력부에 전달된다. 상기 출력부는, 상기 외통 외부에 배치되고, 상기 피트먼 아암으로서 상기 차량에 설치되는 외측 부분을 포함한다.

상기한 구성에 의하면, 전달 기어와 회전 샤프트에 형성된 기어부 사이의 맞물림에 의해 모터로부터 출력된 조타력은 증폭된다. 조타력은, 요동 기어와 외통에 형성된 내치환 사이의 맞물림에 의해 더 증폭된다. 따라서, 높은 감속비가 달성된다. 요동 기어의 중심이 출력축 주위로 주회하도록 외통에 형성된 내치환에 맞물리는 요동 기어는 요동 회전하므로, 요동 기어와 외통의 내치환 사이의 맞물림은 과도하게 넓은 공간을 필요로 하는 일 없이, 매우 높은 감속비를 초래할 수 있다. 따라서, 출력부는, 작은 치수를 갖고, 또한 높은 감속비하에서 증폭된 조타력을 출력할 수 있다.

기어 기구는, 차량에 고정된 외통 내에서, 조타력을, 상술한 바와 같이 증폭한다. 조타 장치의 가동 부위의 대부분은, 외통 내에 수용되므로, 감속기의 운동은 조타 장치의 주위에 배치된 차량 설비에 거의 영향을 미치지 않는다. 게다가, 외래의 이물이 가동 부위에 야기하는 문제의 리스크도 매우 작아진다.

외측 부분은, 조타 장치의 가동 부위로서, 외통의 외부에 나타난다. 외측 부분은, 피트먼 아암으로서 차량에 설치되므로, 상술한 조타 장치는, 차륜의 조타에 필요한 운동을 선택적으로 외통의 외부에 출력할 수 있다.

상기한 구성에 관하여, 상기 출력부는, 상기 외통 내에서 상기 크랭크 조립체를 보유 지지하는 기판부와, 상기 기판부로부터 상기 출력축을 따라 돌출되는 출력 샤프트를 포함해도 된다. 상기 외측 부분은, 상기 출력 샤프트에 스플라인 결합 또는 키 결합되고, 상기 출력축에 교차하는 방향으로 연장되는 아암 부재를 포함해도 된다.

상기한 구성에 의하면, 기판부는, 외통 내에서 크랭크 조립체를 보유 지지하므로, 기판부 및 기판부로부터 돌출되는 출력 샤프트의 일부는, 외통 내에 수용된다. 출력 샤프트의 다른 부분 및 아암 부재는, 외통의 외부에 나타난다. 출력 샤프트의 일부 및 아암 부재를 제외하고, 감속기의 가동 부위의 대부분은 외통 내에 수용되므로, 감속기의 운동은, 조타 장치의 주위에 배치된 차량 설비에 거의 영향을 미치지 않는다. 또한, 외래의 이물이 가동 부위에 야기하는 문제의 리스크도 매우 작아진다. 아암 부재는, 출력 샤프트에 스플라인 결합 또는 키 결합되므로, 출력부로부터 출력된 조타력은 아암 부재에 적절하게 전달된다. 아암 부재는, 출력축에 교차하는 방향으로 연장되므로, 피트먼 아암으로서 기능할 수 있다.

상기한 구성에 관하여, 조타 장치는, 상기 외통 내로의 이물의 침입을 방해하는 시일 링을 더 구비해도 된다. 상기 기판부는, 상기 출력 샤프트가 접속되는 접속면을 포함해도 된다. 상기 출력 샤프트는, 상기 접속면보다 작은 단면을 가져도 된다. 상기 외통은, 상기 출력 샤프트의 관통을 허용하는 관통 구멍이 형성된 단부벽을 포함해도 된다. 상기 시일 링은, 상기 출력 샤프트와 상기 단부벽 사이에 형성된 환상의 공극을 폐색해도 된다.

상기한 구성에 의하면, 출력 샤프트는, 기판부의 접속면보다 작은 단면을 가지므로, 출력 샤프트와 외통의 단부벽 사이에 형성된 환상의 공극을 폐색하는 시일 링은, 출력 샤프트의 회전에 과도하게 큰 저항을 발생시키지 않는다. 따라서, 조타 장치는, 증폭된 조타력을, 피트먼 아암으로서 기능하는 외측 부분에 효율적으로 출력할 수 있다.

상기한 구성에 관하여, 상기 외통은, 상기 기어 기구 및 상기 출력부의 일부를 둘러싸는 주위벽을 포함해도 된다. 상기 출력부는, 상기 외통의 외부에 나타나는 외면을 포함해도 된다. 상기 외측 부분은, 상기 외면으로부터 상기 출력부의 반경 방향으로 돌출되어도 된다.

상기한 구성에 의하면, 외측 부분은, 기판부의 외면으로부터 출력부의 반경 방향으로 돌출되므로, 상술한 출력 샤프트는 필요로 하지 않는다. 따라서, 조타 장치는, 출력축의 연장 방향에 있어서 작은 치수를 가질 수 있다.

상기한 구성에 관하여, 상기 외측 부분은, 상기 외면으로부터 분리 불가능해도 된다.

상기한 구성에 의하면, 외측 부분은, 기판부의 외면으로부터 분리 불가능하므로, 감속기는 튼튼한 구조를 가질 수 있다.

상기한 구성에 관하여, 상기 기어 기구는, 상기 모터와 상기 외측 부분 사이에 위치해도 된다.

상기한 구성에 의하면, 기어 기구는, 모터와 외측 부분 사이에 위치하므로, 모터의 회전 샤프트는 짧아도 된다. 따라서, 조타력은, 모터로부터 기어 기구로, 효율적이고 또한 신뢰성 높게 전달된다.

상기한 구성에 관하여, 상기 회전 샤프트는, 상기 출력축과 동축이어도 된다.

상기한 구성에 의하면, 회전 샤프트는 출력축과 동축이므로, 조타 장치는, 출력축과 직교하는 방향에 있어서 작은 치수를 가질 수 있다.

상술한 실시 형태의 원리는, 다양한 차량의 설계에 적합하게 이용된다.

Claims

피트먼 아암을 사용하여 차량의 차륜의 방향을 변경하는 조타 장치이며,
상기 차륜의 상기 방향을 변경하기 위한 조타력을 출력하는 회전 샤프트를 갖는 모터와,
상기 차량에 고정된 외통과, 상기 외통 내에서, 상기 조타력을 소정의 감속비로 증폭하고, 증폭된 조타력을 생성하는 기어 기구와, 상기 증폭된 조타력을 소정의 출력축 주위의 회전으로서 출력하는 출력부를 포함하는 감속기를 구비하고,
상기 기어 기구는,
(ⅰ) 상기 회전 샤프트에 형성된 기어부와 맞물리는 전달 기어와,
(ⅱ) 상기 외통에 형성된 내치환과 맞물리는 요동 기어와,
(ⅲ) 상기 전달 기어의 회전축을 정하는 저널부와, 상기 회전축으로부터 편심된 편심부를 갖는 크랭크 조립체를 포함하고,
상기 편심부는, 상기 회전축에 대해 편심 회전하여, 상기 요동 기어의 중심이 상기 출력축 주위로 주회하도록 상기 요동 기어에 요동 회전을 부여하고,
상기 저널부는, 상기 출력부에 연결되고,
상기 외통에 대한 상기 출력부의 회전은, 상기 요동 기어의 상기 요동 회전에 의해, 상기 증폭된 조타력으로서, 상기 저널부를 통해 상기 출력부에 전달되고,
상기 출력부는, 상기 외통 외부에 배치되고, 상기 피트먼 아암으로서 상기 차량에 설치되는 외측 부분을 포함하며,
상기 외통은, 상기 기어 기구 및 상기 출력부의 일부를 둘러싸는 주위벽을 포함하고,
상기 출력부는, 상기 외통의 외부에 나타나는 외면을 포함하고,
상기 외측 부분은, 상기 외면으로부터 상기 출력부의 반경 방향으로 돌출되며,
상기 외측 부분은, 상기 외면으로부터 분리 불가능한,
조타 장치.
제1항에 있어서,
상기 출력부는, 상기 외통 내에서 상기 크랭크 조립체를 보유 지지하는 기판부와, 상기 기판부로부터 상기 출력축을 따라 돌출되는 출력 샤프트를 포함하고,
상기 외측 부분은, 상기 출력 샤프트에 스플라인 결합 또는 키 결합되고, 상기 출력축에 교차하는 방향으로 연장되는 아암 부재를 포함하는, 조타 장치.
제2항에 있어서,
상기 외통 내로의 이물의 침입을 방해하는 시일 링을 더 구비하고,
상기 기판부는, 상기 출력 샤프트가 접속되는 접속면을 포함하고,
상기 출력 샤프트는, 상기 접속면보다 작은 단면을 갖고,
상기 외통은, 상기 출력 샤프트의 관통을 허용하는 관통 구멍이 형성된 단부벽을 포함하고,
상기 시일 링은, 상기 출력 샤프트와 상기 단부벽 사이에 형성된 환상의 공극을 폐색하는, 조타 장치.
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제1항에 있어서,
상기 기어 기구는, 상기 모터와 상기 외측 부분 사이에 위치하는, 조타 장치.
제1항 내지 제3항 및 제6항 중 어느 한 항에 있어서,
상기 회전 샤프트는, 상기 출력축과 동축인, 조타 장치.