KR20090056897A

KR20090056897A - 타각비 가변 스티어링 장치

Info

Publication number: KR20090056897A
Application number: KR1020080119569A
Authority: KR
Inventors: 교오이찌 이노우에
Original assignee: 후지 기코 가부시키가이샤
Priority date: 2007-11-30
Filing date: 2008-11-28
Publication date: 2009-06-03
Also published as: CN101445127A; JP2009132269A; EP2065292A2; US20090139356A1

Abstract

본 발명의 과제는 입력축의 단부와 출력축의 단부가 대향하는 대향부에 설치되어 있어 입력축의 회전수에 대한 출력축의 회전수를 증감시키는 증감속 기구부에 대해, 축 방향에 모터가 설치되면 장치가 축 방향으로 길어져 버리는 것이다.

스티어링 휠에 연결된 입력축(2)과 조타 기구의 피니언축에 연결된 출력축(3)을 동축에 배치하고, 입력축(2)의 단부와 출력축(3)의 단부가 대향하는 대향부에 입력축(2)의 회전수에 대한 출력축(3)의 회전수를 증감시키는 증감속 기구부(4)를 설치하고, 상기 증감속 기구부(4)를 제어하는 모터(5) 및 상기 모터(5)에 의해 구동되는 로크 홀더(16)를 증감속 기구부(4)를 둘러싸도록 하여 증감속 기구부(4)의 반경 방향 외측으로 배치한다.

스티어링 휠, 로크 홀더, 증감속 기구, 조타 기구, 유성 기어

Description

타각비 가변 스티어링 장치{VARIABLE RATIO STEERING APPARATUS}

본 발명은 타각비 가변 스티어링 장치에 관한 것으로, 타각비 가변 스티어링 장치의 축 방향의 길이를 소형화한 것이다.

차량에는, 스티어링 휠의 회전각에 대한 차륜의 조타 각도의 비율을 차량의 주행 속도에 따라서 증감시키기 위해 타각비 가변 스티어링 장치가 설치된다.

종래의 타각비 가변 스티어링 장치로서는, 예를 들어 특허문헌 1에 기재된 것이 알려져 있다. 이는 스티어링 휠이 설치된 스티어링 샤프트와 조타 기구의 피니언축을 연결하는 중간축에, 타각비 가변 스티어링 장치를 설치한 것이다.

이 타각비 가변 스티어링 장치는 조타 기구의 피니언축(출력축)에 내치(內齒)를 갖는 보유 지지 링을 설치하는 한편, 스티어링 샤프트(입력축)에는 상기 내치보다도 잇수(齒數)가 적은 외치(外齒)를 외주면에 형성한 탄성 변형 가능한 얇은 통 형상의 플렉서블 스플라인(flexible spline)을 연결하고, 상기 플렉서블 스플라인의 내부에 타원 형상의 캠을 설치하고, 상기 캠을 구동 모터에 의해 회전시킴으로써 원주 방향의 180도의 간격을 갖는 2군데에서 상기 플렉서블 스플라인을 상기 내치에 맞물리게 하고, 플렉서블 스플라인과 내치의 맞물림 위치를 원주 방향으로 이동시키는 것이다. 구동 모터에 의해 타원 형상의 캠을 회전시키면, 플렉서블 스플라인의 외주면의 치(齒)가 각각의 내치로 압박되어 발생하는 맞물림부가 이동하고, 캠이 1회전함으로써 스티어링 샤프트측의 외치와 피니언축측의 내치의 잇수의 차분만큼 스티어링 샤프트에 대해 피니언축이 상대적으로 회전한다. 캠의 1회전에 의해 피니언축에 대해 스티어링 샤프트가 잇수 차만큼 캠의 회전 방향과 반대 방향으로 회전하므로, 캠의 회전 방향과 회전수를 바꿈으로써, 스티어링 샤프트에 대한 피니언축의 상대적인 회전수의 차를 증감시킬 수 있다. 즉, 모터의 회전 방향과 회전수를 바꿈으로써, 스티어링 샤프트의 회전수에 대해 피니언축의 회전수를 증감시킬 수 있다.

[특허문헌 1] 일본 특허 출원 공개 제2000-211541호 공보

그런데, 특허문헌 1에 기재된 타각비 가변 스티어링 장치는 스티어링 샤프트를 구성하는 계지축에 연결한 통 형상의 하우징 내부에 축 방향을 따라 어시스트용 구동 모터와 증감속 기구부를 배치하기 위해, 타각비 가변 스티어링 장치가 스티어링 샤프트의 축 방향을 따라 길어져, 차량에의 탑재성이 악화되어 버린다.

그래서 본 발명은, 상기의 과제를 해결한 타각비 가변 스티어링 장치를 제공하는 것을 목적으로 한다.

청구항 1에 관한 발명은, 조타 부재에 연결된 입력축과 조타 기구의 피니언축에 연결된 출력축이 동축에 배치되고, 상기 입력축의 단부와 상기 출력축의 단부가 대향하는 대향부에 상기 입력축의 회전수에 대한 상기 출력축의 회전수를 증감시키는 증감속 기구부가 설치되고, 상기 증감속 기구부는 상기 입력축의 상기 대향부에 입력 기어가 설치되는 한편, 상기 출력축의 상기 대향부에는 출력 기어가 설치되고, 상기 입력 기어와 상기 출력 기어의 대향하는 측의 내주면에 제1 내치와 제2 내치가 형성되고, 상기 제1 내치에 맞물리는 제1 외치가 형성되는 동시에 상기 제1 외치의 수가 상기 제1 내치의 수보다도 1치(齒) 또는 2치 적은 제1 유성 기어와, 상기 제1 유성 기어와 일체 형성되고 상기 제2 내치에 맞물리는 제2 외치가 형성되는 동시에 상기 제2 외치의 수가 상기 제2 내치의 수보다도 1치 또는 2치 적은 제2 유성 기어와, 상기 제1 유성 기어와 상기 제2 유성 기어 사이에 형성된 원기둥 부와, 상기 제1 유성 기어와 상기 제2 유성 기어 사이에 배치되고 상기 입력 기어 및 상기 출력 기어의 중심에 대해 편심한 위치에 중심을 갖는 편심 구멍이 형성된 링 형상이며 상기 편심 구멍에 상기 원기둥부가 끼워 넣어져 회전 구동됨으로써 상기 제1 내치 및 상기 제2 내치의 중심을 중심으로 하는 원호를 그려 상기 제1 유성 기어 및 상기 제2 유성 기어를 선회시켜 상기 제1 외치가 상기 제1 내치에 맞물리는 제1 맞물림부와 상기 제2 외치가 상기 제2 내치에 맞물리는 제2 맞물림부를 원주 방향으로 이동시키는 회전 캠을 구비하고, 상기 증감속 기구부를 제어하는 모터가 상기 증감속 기구부의 반경 방향 외측에 배치되고, 상기 모터에 의해 구동되는 통 형상의 구동축이 상기 증감속 기구부를 둘러싸고 설치되고, 상기 구동축에 상기 회전 캠이 일체 회전 가능하게 설치되고, 상기 제1 내치와 상기 제1 외치 사이의 제1 감속비와, 상기 제2 내치와 상기 제2 외치 사이의 제2 감속비의 크기가 다른 값으로 설정되어 있는 것을 특징으로 한다.

본 발명에 따르면, 모터에 의해 회전 캠을 회전시키면, 상기 회전 캠의 회전에 의해 회전 캠의 편심 구멍에 끼워 넣어진 원기둥부를 갖는 제1 유성 기어 및 제2 유성 기어의 중심이 원을 그리며 선회한다. 이로 인해, 제1 유성 기어의 제1 외치가 입력 기어의 제1 내치에 맞물리는 제1 맞물림부와, 제2 유성 기어의 제2 외치가 출력 기어의 제2 내치에 맞물리는 제2 맞물림부가 원주 방향의 같은 위치가 되고, 같은 위치인 상태에서 제1 맞물림부, 제2 맞물림부가 원주 방향으로 이동한다. 이때, 제1 유성 기어, 제2 유성 기어의 잇수가 입력 기어, 출력 기어의 잇수에 대해 적은 만큼, 제1 유성 기어, 제2 유성 기어가 회전 캠의 회전 방향과 반대 방향 으로 회전한다. 여기서, 제1 내치와 제1 외치 사이의 감속비와, 제2 내치와 제2 외치 사이의 감속비가 다른 값으로 설정되어 있으므로, 제1 유성 기어와 제2 유성 기어의 회전량이 다르게 되지만, 제1 유성 기어와 제2 유성 기어는 일체로 설치되어 있으므로, 이 회전량의 차만큼만 제1 내치에 대해 제2 내치가 회전하게 된다. 즉, 모터에 의해 회전 캠을 정회전 및 역회전시켜 회전 캠의 회전량을 증감시킴으로써, 입력 기어에 대한 출력 기어의 회전량을 증감시킬 수 있다.

청구항 2에 관한 발명은, 청구항 2에 기재된 타각비 가변 스티어링 장치에 있어서, 상기 회전 캠은 한 쌍의 캠과, 상기 한 쌍의 캠을 서로 반대 방향으로 압박하는 압박 수단에 의해 구성되고, 상기 한 쌍의 캠의 각각의 외주부와 상기 구동축의 내주부가 오목부와 볼록부의 끼워 맞춤에 의해 연결되어 있는 것을 특징으로 한다.

본 발명에 따르면, 한 쌍의 캠을 서로 반대 방향으로 압박한 상태에서 한 쌍의 캠이 구동축에 의해 회전 구동되므로, 입력 기어, 출력 기어와 제1 유성 기어, 제2 유성 기어 사이에 백래쉬가 발생하지 않는다.

청구항 3에 관한 발명은, 청구항 1 또는 청구항 2에 기재된 타각비 가변 스티어링 장치에 있어서, 상기 구동축의 회전을 저지하는 로크 수단이 설치되어 있는 것을 특징으로 한다.

본 발명에 따르면, 로크 수단에 의해 구동축의 회전을 저지하면, 입력 기어와 출력 기어의 회전수의 비가 약 1 : 1이 되고, 입력축과 출력축을 직결한 경우와 동등한 증감속비 제로의 설정을 얻을 수 있다.

청구항 1에 관한 타각비 가변 스티어링 장치에 따르면, 조타 부재에 연결된 입력축과 조타 기구의 피니언축에 연결된 출력축을 동축에 배치하고, 상기 입력축의 단부와 상기 출력축의 단부가 대향하는 대향부에 상기 입력축의 회전수에 대한 상기 출력축의 회전수를 증감시키는 증감속 기구부를 설치하고, 상기 증감속 기구부를 제어하는 모터 및 상기 모터에 의해 구동되는 통 형상의 구동축을 증감속 기구부의 반경 방향 외측에 배치하고, 상기 구동축을 증감속 기구부의 회전 캠에 연결하여 상기 일체 회전 가능하게 하였으므로, 축 방향을 따라 모터와 증감속 기구부를 배치한 종래의 구성에 비해 타각비 가변 스티어링 장치가 축 방향을 따라 짧아져 차량에의 탑재성이 양호해진다.

청구항 2에 관한 타각비 가변 스티어링 장치에 따르면, 한 쌍의 캠을 서로 반대 방향으로 압박한 상태에서 한 쌍의 캠이 구동축에 의해 회전 구동되므로, 입력 기어, 출력 기어와 제1 유성 기어, 제2 유성 기어 사이에 백래쉬가 발생하지 않는다.

청구항 3에 관한 타각비 가변 스티어링 장치에 따르면, 로크 수단에 의해 구동축의 회전을 저지하면, 입력 기어와 출력 기어의 회전수의 비가 약 1 : 1로 고정되고, 입력축과 출력축을 직결한 경우와 동등한 증감속비 제로의 설정을 얻을 수 있으므로, 모터 등에 이상이 발생한 경우에는, 통상의 스티어링 조작과 같은 조작을 행할 수 있어 안전성이 확보된다.

이하, 본 발명에 의한 타각비 가변 스티어링 장치의 실시 형태를 설명한다.

(a) 제1 실시 형태

우선, 제1 실시 형태에 대해 설명한다.

타각비 가변 스티어링 장치의 단면도를 도1에 나타내고, 일부 파단한 사시도를 도2에 나타내고, 분해 사시도를 도3에 나타낸다. 도1에 도시하는 타각비 가변 스티어링 장치(1)의 구성을 이하에 설명한다. 조타 부재로서의 도시하지 않은 스티어링 휠에 연결된 입력축(2)과, 랙과 피니언으로 이루어지는 조타 기구에 있어서의 피니언축과 연결된 출력축(3)이 동축에 배치되어 있다. 상기 입력축(2)의 단부와 상기 출력축(3)의 단부가 대향하는 대향부에는, 상기 대향부를 둘러싸도록 하여 입력축(2)의 회전수에 대한 출력축(3)의 회전수를 증감시키는 증감속 기구부(4)가 설치되어 있다. 그리고, 상기 증감속 기구부(4)를 제어하는 모터(5) 및 상기 모터(5)에 의해 구동되는 구동축(16)이 상기 증감속 기구부(4)의 반경 방향 외측에 상기 증감속 기구부(4)를 둘러싸도록 하여 설치되어 있다.

상기 증감속 기구부(4)의 구성을 설명한다. 상기 입력축(2)의 상기 대향부에 입력 기어(6)가 일체 형성되는 한편, 상기 출력축(3)의 상기 대향부에 출력 기어(7)가 일체 형성되어 있고, 입력 기어(6)와 출력 기어(7)의 대향하는 면에는 오목부가 형성되고, 상기 오목부의 내주면에는 제1 내치(6a), 제2 내치(7a)가 형성되어 있다. 그리고, 입력 기어(6), 출력 기어(7)를 덮도록 하여 하우징(8)이 설치되어 있다. 하우징(8)은 대략 바닥이 있는 원통형의 하우징 본체(8a)와 대략 원반형의 덮개(8b)로 구성되어 있고, 하우징(8)은 차체에 결합되어 있다. 상기 입력 축(2), 상기 출력축(3)은 한 쌍의 베어링(18)을 통해 하우징(8)에 회전 가능하게 지지되고, 각각의 베어링(18)의 내륜의 단부면에 상기 입력 기어(6), 상기 출력 기어(7)의 단부면이 접촉하고 있다.

축 방향에 있어서의 입력 기어(6)와 출력 기어(7) 사이에는, 상기 제1 내치(6a)에 맞물리는 제1 외치(9a)가 형성된 제1 유성 기어(9)와, 상기 제2 내치(7a)에 맞물리는 제2 외치(10a)가 형성된 제2 유성 기어(10)가 설치되고, 상기 제1 유성 기어(9)와 상기 제2 유성 기어(10)가 상기 제1 유성 기어(9), 제2 유성 기어(10)와 동심에 형성된 원기둥부(11a)를 통해 일체화되어 축 방향으로 긴 유성 기어(11)가 구성되어 있다. 이 유성 기어(11)는 입력 기어(6)와 출력 기어(7) 사이에 소경의 수지 칼라(collar)(29)를 통해 끼워 넣어져 있다. 상기 제1 내치(6a)의 잇수는 32개이며, 제1 외치(9a)의 잇수는 이것보다도 2개 적은 30개로 되어 있다. 한편, 상기 제2 내치(7a)의 잇수는 25개이며, 제2 외치(10a)의 잇수는 이것보다도 2개 적은 23개이다.

상기한 바와 같이 유성 기어(11)는 축 방향에 있어서의 입력 기어(6)와 출력 기어(7) 사이에 배치되어 있고, 상기 유성 기어(11)의 원기둥부(11a)가 링 형상의 제1 캠(12)과 제2 캠(13)으로 이루어지는 회전 캠(14)의 내부에 끼워 넣어진 상태로 설치되어 있다. 즉, 이하와 같이 구성되어 있다. 회전 캠(14)은, 도7의 (b)에 도시한 바와 같이 상기 회전 캠(14)을 회전시킴으로써, 제1 내치(6a), 제2 내치(7a)의 중심「O」를 중심으로 하여 유성 기어(11)의 중심「P」를 선회 이동시키고, 유성 기어(11)의 제1 외치(9a)를 제1 내치(6a)에 맞물리게 한 제1 맞물림부(A) 와, 도6의 (b)에 도시한 바와 같이 제2 외치(10a)를 제2 내치(7a)에 맞물리게 한 제2 맞물림부(B)를 원주 방향을 따라 이동시키는 것이며, 도3에 도시한 바와 같이 제1 캠(12), 제2 캠(13)은 모두 원호 형상의 외주면을 갖는 원판에, 상기 외주면의 중심에 대해 같은 양만큼 편심시킨 위치를 중심으로 하는 편심 구멍(12c, 13c)을 형성한 것이다. 제1 캠(12), 제2 캠(13)의 서로 대향하는 면에는, 각각 원주 방향을 따라 긴 구멍(12a, 13a)이 형성되고, 상기 긴 구멍(12a, 13a)으로 형성되는 수용 공간에는 압박 수단으로서의 단일 스프링(15)이 수용되어 있다. 이들 제1 캠(12), 제2 캠(13)은 입력 기어(6)와 출력 기어(7) 사이이며 외주부측에 직경이 큰 수지 칼라(28)를 통해 끼워 넣어져 있다.

유성 기어(11)의 중심「P」가 원호를 그리도록 상기 유성 기어(11)를 선회 구동하기 위해, 제1 캠(12)과 제2 캠(13)을 회전시킬 목적으로, 하우징(8)의 내부이며 외주부측에는 상기 모터(5)가 수용되어 있다. 모터(5)는 링 형상의 고정자(5b)와 코일(5a)과 링 형상의 회전자(5c)에 의해 구성되어 있다. 그리고, 회전자(5c)의 내측에는 구동축으로서의 통 형상의 로크 홀더(16)가 압입 끼워 맞추어져 있다. 상기 로크 홀더(16)는 그 내측의 양단부에 설치한 한 쌍의 베어링(17)을 통해 하우징(8)에 회전 가능하게 지지되어 있다. 로크 홀더(16)의 내주면이며 축 방향의 중간 위치에는, 반경 방향 내측을 향해 돌출되는 볼록부로서의 키부(16a)가 형성되는 한편, 상기 회전 캠(14)을 구성하는 제1 캠(12)과 제2 캠(13)의 외주면에는 오목부로서의 키 홈(12b, 13b)이 형성되고, 도5에 도시한 바와 같이 상기 키 홈(12b, 13b)에 상기 키부(16a)가 헐겁게 끼워져 있다. 도6, 도7에 도시한 바와 같이, 키 홈(12b, 13b)의 원주 방향의 길이는, 키부(16a)의 폭 잇수보다도 크게 형성되어 있다. 이는 스프링(15)의 작용에 의해 제1 캠(12), 제2 캠(13)이 서로 역회전하는 방향으로 압박되어 서로가 이루는 각도인 위상각이 어긋나 회전 캠(14)의 편심량이 증가하므로, 상기 회전 캠(14)이 제1 내치(6a), 제2 내치(7a)로 압박되어 제1 맞물림부(A), 제2 맞물림부(B)의 백래쉬가 없어지는 한편, 모터(5)를 회전시켜 로크 홀더(16)를 회전시켰을 때에 키부(16a)가 제1 캠(12), 제2 캠(13)의 키 홈(12b, 13b)의 한쪽의 단부면을 압박함으로써 제1 캠(12), 제2 캠(13)의 키 홈(12b, 13b)의 위치가 일치하는 방향으로 이동하여 중첩하고, 이에 의해 회전 캠(14)의 편심량이 감소하여 제1 맞물림부(A), 제2 맞물림부(B)에 백래쉬가 발생하고, 제1 맞물림부(A), 제2 맞물림부(B)의 이동이 원활하게 행해지도록 한 것이다. 이와 같은 작용이 원활하게 행해지도록, 제1 캠(12), 제2 캠(13)의 외주면과 로크 홀더(16)의 내주면 사이에는 제1 캠(12), 제2 캠(13)의 위상각의 어긋남을 가능하게 하는 간극이 형성되어 있다.

제1 맞물림부(A)를 구성하는 제1 내치(6a)의 잇수가 32개이고 제1 외치(9a)의 잇수가 30개인 것에 반해, 제2 맞물림부(B)를 구성하는 제2 내치(7a)의 잇수가 25개이고 제2 외치(10a)의 잇수가 23개이며, 제1 맞물림부(A)를 구성하는 기어보다도 제2 맞물림부(B)를 구성하는 기어의 잇수가 적으므로, 제1 내치(6a)와 제1 외치(9a) 사이의 제1 감속비(G1)는 32/(32 - 30) = 16인 데 반해, 제2 내치(7a)와 제2 외치(10a) 사이의 제2 감속비(G2)는 25/(25 - 23) = 12.5로, 다른 값으로 설정되어 있다.

입력축(2)의 회전수에 대한 출력축(3)의 회전수를 증감시키기 위한 로크 홀더(16)를 회전하지 않도록 로크하는 로크 수단이 설치되어 있다. 도4에 도시한 바와 같이, 하우징(8)의 내부에는 로크 수단으로서의 솔레노이드(19)가, 입력축(2), 출력축(3)과 직각으로 배치되어 수용되어 있다. 솔레노이드(19)는 로드(19a)와 상기 로드(19a)를 인입하는 방향으로 압박하는 스프링(19b)과, 상기 스프링(19b)의 압박력에 저항하여 로드(19a)를 인출하는 코일(19c)을 구비하고 있다. 하우징(8)의 내부에는 로크 레버(20)가 덮개(8b)와 일체의 축부(8c)를 통해 회전 가능하게 지지되어 있고, 로크 레버(20)의 일단부가 핀(19d)을 통해 로드(19a)의 선단부에 회전 가능하게 연결되어 있다. 상기 로크 레버(20)의 타단부는 로크 홀더(16)의 반경 방향을 따라 구부러져 있고, 로크 레버(20)에 의해 로크 홀더(16)의 회전을 구속하기 위해, 로크 홀더(16)의 단부에는 로크 홈(16b)이 원주 방향을 따라 등간격으로 복수 형성되어 있다.

도1에 도시한 바와 같이, 상기 입력 기어(6)의 상기 출력 기어(7)와 대향하는 단부면의 중심부에는 상기 출력 기어(7)를 향해 돌출되는 외통(2a)이 일체 형성되고, 상기 외통(2a)의 내부에 삽입 통과되는 내통(3a)이 상기 출력 기어(7)의 단부면에 일체 형성되어 있다. 그리고, 상기 내통(3a)의 내부에는, 상기 입력 기어(6)와 상기 출력 기어(7)를 서로 이격하는 방향으로 압박하는 압박 수단으로서의 스프링(21)과, 상기 스프링(21)에 의해 일단부가 압박되고 타단부가 상기 입력축(2)의 단부면의 축심 위치에 점 접촉하는 미끄럼 이동 부재(22)가 설치되어 있다. 상기 미끄럼 이동 부재(22)의 선단부는 입력 기어(6)의 단부면과 점 접촉시키 기 위해 구면 형상으로 형성되고, 기단부에는 소경부(22a)가 형성되어 있다. 그리고, 상기 소경부(22a)가 스프링(21)의 내부에 끼워 넣어져 있다. 또한, 외통(2a)과 내통(3a) 사이에는 통 형상의 니들 베어링(23)이 설치되어 있다.

다음에, 타각비 가변 스티어링 장치(1)의 작용을 설명한다.

도시하지 않은 스티어링 휠을 회전시키면 입력축(2)이 회전한다. 이때, 모터(5)를 구동하지 않으면, 회전 캠(14)은 회전하지 않으므로 유성 기어(11)의 중심「P」는 이동하지 않는다. 그로 인해, 입력 기어(6)의 회전에 의해 유성 기어(11)는 공전(선회)하지 않고 자전하고, 마찬가지로 하여 유성 기어(11)의 자전에 의해 출력 기어(7)가 회전하게 된다. 즉, 입력축(2)의 회전이 그대로 출력축(3)에 전달되게 된다. 한편, 이때에 모터(5)에 통전하여 회전자(5c) 및 로크 홀더(16)를 회전시키면, 상기 로크 홀더(16)의 키부(16a)가 키 홈(12b, 13b)에 헐겁게 끼워져 있으므로, 제1 캠(12)과 제2 캠(13)이 회전한다. 제1 캠(12)과 제2 캠(13)으로 이루어지는 회전 캠(14)의 내주면을 형성하는 편심 구멍(12c, 13c)의 중심「P」는 회전 캠(14)의 외주면을 형성하는 원호 중심「O」에 대해 편심하고 있으므로, 회전 캠(14)이 회전하면, 유성 기어(11)를 구성하는 제1 유성 기어(9), 제2 유성 기어(10)가 입력 기어(6)의 제1 내치(6a)와 출력 기어(7)의 제2 내치(7a)에 맞물림으로써 발생하는 맞물림부(A, B)가 원주 방향으로 이동한다.

도6의 (a), 도6의 (b) 및 도7의 (a), 도7의 (b)는 입력 기어(6)의 제1 내치(6a) 및 출력 기어(7)의 제2 내치(7a)의 내경 중심「O」에 대해 유성 기어(11) 중심「P」가 상방으로 편심함으로써, 제1 유성 기어(9), 제2 유성 기어(10)가 제1 내치(6a), 제2 내치(7a)의 상부로 이동하고, 맞물림부(A, B)에서 맞물리는 것을 나타내고 있다. 도7의 (b)에 도시하는 제1 맞물림부(A)와, 도6의 (b)에 도시하는 제2 맞물림부(B)가 원주 방향과 같은 위치를 차지하고 있고, 이 위치로부터 유성 기어(11)가 시계 방향으로 선회함으로써 제1 맞물림부(A), 제2 맞물림부(B)가 시계 방향으로 1회전한 것으로 한다. 이때, 제1 유성 기어(9), 제2 유성 기어(10)의 잇수가 입력 기어(6), 출력 기어(7)의 잇수에 대해 적은 분만큼, 제1 유성 기어(9), 제2 유성 기어(10)가 유성 기어(11)의 선회 방향과 반대인 반시계 방향으로 약간 회전한다. 이것은 보는 방식을 바꾸면, 반대로 제1 유성 기어(9)의 회전수에 대해 입력 기어(6)는 잇수가 많은 분만큼 유성 기어(11)의 선회 방향과 같은 시계 방향으로 약간 회전하는 동시에, 제2 유성 기어(10)에 대해 출력 기어(7)는 잇수가 많은 분만큼 유성 기어(11)의 선회 방향과 같은 시계 방향으로 약간 회전하게 된다. 즉, 제1 내치(6a)와 제1 외치(9a) 사이의 감속비(G1)를「16」으로 하고, 제2 내치(7a)와 제2 외치(10a) 사이의 감속비(G2)를「12.5」로 설정하고 있으므로, 유성 기어(11)를 시계 방향으로 1회전 선회시키면, 입력 기어(6)는 시계 방향으로 α = (1/16)회전하고, 출력 기어(7)도 시계 방향으로 β = (1/12.5)회전한다. 여기서, 입력 기어(6)와 출력 기어(7)의 회전량이 다르므로, 이 회전량의 차가 입력 기어(6)에 대한 출력 기어(7)의 상대적인 회전량이 된다.

구체적으로 설명하면, 도7의 (b)에 있어서, 유성 기어(11)가 시계 방향으로 1회전 선회하면, 입력 기어(6)의 (Q)점과 원주 방향의 동일 위치를 차지하고 있던 제1 유성 기어(9)의 (R)점은, 입력 기어(6)에 대해 제1 유성 기어(9)의 잇수가 부 족한 치 2개분(32 - 30 = 2)만큼 반시계 방향으로「α」만큼 회전한 (R')점의 위치로 이동한다. 이때, 도6의 (b)에 도시한 바와 같이 도7의 (b)의 (Q)점과 원주 방향에서 대응하는 출력 기어(7)의 (S)점과 같은 위치를 차지하는 (T)점이 제2 유성 기어(10) 상에 존재하고, 유성 기어(11)가 시계 방향으로 1회전 선회할 때는, 이 (T)점은 출력 기어(7)에 대해 제2 유성 기어(10)의 잇수가 부족한 치 2개분(25 - 23 = 2)만큼 반시계 방향으로「β」만큼 회전한 (T')점의 위치를 차지하게 된다. 여기서, 제1 유성 기어(9)와 제2 유성 기어(10)는 일체화되어 유성 기어(11)를 구성하고 있으므로, (R')점과 (T')점은 유성 기어(11) 상의 동일점이다. 따라서, 상기한 바와 같이 유성 기어(11)에 대해 입력 기어(6)가 시계 방향으로「α」만큼 회전하고, 유성 기어(11)에 대해 출력 기어(7)가 시계 방향으로「β」만큼 회전한 것과 동등하고, 입력 기어(6)가 시계 방향으로「α」만큼 회전하고, 출력 기어(7)가 시계 방향으로「β」만큼 회전하였다고 하여 치환할 수 있다.

「β - α」= (1/12.5) - (1/16) ≒ (1/57)

이므로, 유성 기어(11)가 입력 기어(6), 출력 기어(7)에 대해 시계 방향으로 1회전 선회하면, 출력 기어(7)는 입력 기어(6)에 대해 상대적으로 시계 방향으로 (1/57) 회전만큼 회전하게 된다.

즉, 입력 기어(6)의 회전수에 대해 출력 기어(7)의 회전수가 증가한다. 또한, 모터(5)의 회전수를 증감시킴으로써 증가량은 변화한다. 모터(5)의 회전 방향을 반대로 하면 입력 기어(6)의 회전수에 대해 출력 기어(7)의 회전수는 감소하고, 모터(5)의 회전수를 증감시킴으로써 감소량은 변화한다.

한편, 타이어에 외력이 가해짐으로써 반대로 출력축(3)측으로부터 출력 기어(7)가 회전 구동되었다고 하면, 도6의 (b)에 있어서 출력 기어(7)가 내측의 유성 기어(11)를 회전 구동하고자 하지만, 모터(5)의 관성, 감속비, 회전 캠(14)의 캠 각의 관계로부터 유성 기어(11)를 통해 회전 캠(14)이 역구동되는 일은 없다. 또한, 치의 강성이 크기 때문에 치가 튀는 경우도 없다. 즉, 한 쌍의 제1 캠(12)과 제2 캠(13)에 회전력이 전달되지 않아, 모터(5)가 외부로부터 구동되지 않는다.

엔진 정지나 전기 계통의 고장에 의해 모터(5)가 회전하지 않는 경우에는, 솔레노이드(19)로의 통전이 정지된다. 이로 인해, 스프링(19b)의 압박력에 의해 로드(19a)가 돌출되고, 로크 레버(20)의 선단부가 로크 홀더(16)의 로크 홈(16b)으로 인입한다. 이에 의해, 모터(5)의 회전자(5c)가 로크되고, 입력 기어(6)의 회전이 유성 기어(11)를 통해 그대로 출력 기어(7)에 전달된다. 따라서, 입력 기어(6)와 출력 기어(7)가 회전수의 비로 약 1 : 1(본 실시 형태에서는 1 : 0.98이 됨)의 비율로 동일 방향으로 회전한다.

본 발명에 따르면, 제1 캠(12)과 제2 캠(13)을 스프링(15)에 의해 서로 반대 방향으로 압박한 상태에서 제1 캠(12)과 제2 캠(13)이 로크 홀더(16)에 의해 회전 구동되므로, 입력 기어(6), 출력 기어(7)와 제1 유성 기어(9), 제2 유성 기어(10) 사이에 백래쉬가 발생하지 않는다.

본 발명에 따르면, 솔레노이드(19)에 의해 로크 홀더(16)의 회전을 저지하면, 입력 기어(6)와 출력 기어(7)의 회전수의 비가 1 : 1이 되고, 입력축(6)과 출력축(7)을 직결한 경우와 동등한 증감속비 제로의 설정을 얻을 수 있다.

(b) 제2 실시 형태

다음에, 제2 실시 형태에 대해 설명한다.

본 실시 형태는 도8, 도9에 도시한 바와 같이, 증감속 기구부(4)의 반경 방향 외측에, 입력축(2), 출력축(3)과는 직각으로 모터(24)를 배치한 것이다. 즉, 이하와 같이 구성되어 있다. 도10에 도시하는 바와 같이, 하우징(8a)과 일체로 하우징(8d)이 형성되어 있다. 그리고, 도9에 도시한 바와 같이 하우징(8d)에는 볼트(30)를 통해 모터(24)가 결합되고, 하우징(8d)의 내부에는 베어링(25, 26)을 통해 웜 축(27)이 회전 가능하게 지지되어 있다. 상기 웜 축(27)의 일단부는 모터(24)의 출력축(24a)에 압입 결합되어 있다. 그리고, 제1 실시 형태에 있어서 설명한 구동축으로서의 상기 로크 홀더(16)의 외주면에는 웜 휠(16c)이 형성되어 있고, 상기 웜 휠(16c)에 상기 웜 축(27)의 웜(27a)이 맞물려 있다.

상기 모터(24)의 출력축(24a)에는 외주면에 복수의 로크 홈을 형성한 로크 플레이트(24b)가 결합되어 있다. 한편, 도8에 도시한 바와 같이 하우징(8d)에는 오목부(8e)가 형성되어 있고, 상기 오목부(8e)에는 웜 축(27)의 축심과 평행하게 로드를 돌출시켜 상기 로크 플레이트(24b)의 상기 로크 홈에 끼워 맞추게 하는 솔레노이드(31)가 수용되어 로크 수단을 구성하고 있다. 상기 오목부(8e)에는 상기 오목부(8e)를 폐색하는 덮개(33)가 나사(32)를 통해 설치되어 있다. 이 솔레노이드(31)도 상기 솔레노이드(19)와 마찬가지로, 통전 중은 도시하지 않은 스프링의 압박력에 저항하여 로드가 코일의 내부로 인입되고, 통전되지 않는 상태에서는 도시하지 않은 스프링의 압박력에 의해 로드가 돌출되어 로크 플레이트(24b)의 로크 홈으로 인입하여 로크 홀더(16)를 로크한다. 이로 인해 제2 실시 형태에서는, 도10의 분해 사시도에 도시한 바와 같이 솔레노이드(19) 등과 로크 홀더(16)의 로크 홈(16b)이 생략되어 있다.

이 타각비 가변 스티어링 장치의 작용을 설명한다. 본 실시 형태에서는, 모터(24)의 출력축(24a)의 회전이 웜 축(27)으로 전달되고, 상기 웜 축(27)의 회전이 웜(27a)과 웜 휠(16c)을 통해 로크 홀더(16)에 전달된다. 한편, 로크 홀더(16)를 로크하는 경우에는, 솔레노이드(31)로의 통전이 끊어져, 도시하지 않는 스프링의 압박력에 의해 로드가 돌출되어 로크 플레이트(24b)의 로크 홈에 인입한다.

그 밖의 구성, 작용은 제1 실시 형태와 동일하므로 설명을 생략한다.

또한, 제1 실시 형태, 제2 실시 형태에서는 회전 캠을 제1 캠과 제2 캠과 스프링으로 구성하였지만, 제1 캠 또는 제2 캠과 같은 형상의 1매의 회전 캠을 사용하도록 해도 좋다. 또한, 제1 실시 형태, 제2 실시 형태에서는, 제1 내치와 제1 외치 사이의 제1 감속비(G1)를 제2 내치와 제2 외치 사이의 제2 감속비(G2)보다도 크게 하였지만, 반대로 작게 할 수도 있다.

도1은 타각비 가변 스티어링 장치의 단면도(제1 실시 형태).

도2는 타각비 가변 스티어링 장치를 일부 파단하여 도시하는 사시도(제1 실시 형태).

도3은 타각비 가변 스티어링 장치의 분해 사시도(제1 실시 형태).

도4는 도1의 E 화살표 방향에서 본 도면(제1 실시 형태).

도5는 타각비 가변 스티어링 장치의 주요부를 일부 파단하여 도시하는 사시도(제1 실시 형태).

도6의 (a)는 도1의 B-B 화살표 방향에서 본 도면, 도6의 (b)는 도1의 A-A 화살표 방향에서 본 도면(제1 실시 형태).

도7의 (a)는 도1의 C-C 화살표 방향에서 본 도면, 도7의 (b)는 도1의 D-D 화살표 방향에서 본 도면(제1 실시 형태).

도8은 타각비 가변 스티어링 장치의 정면 단면도(제2 실시 형태).

도9는 타각비 가변 스티어링 장치의 측면 단면도(제2 실시 형태).

도10은 타각비 가변 스티어링 장치의 분해 사시도(제2 실시 형태)

<도면의 주요 부분에 대한 부호의 설명>

1 : 타각비 가변 스티어링 장치

2 : 입력축

3 : 출력축

4 : 증감속 기구부

5 : 모터

6 : 입력 기어

6a : 제1 내치

7 : 출력 기어

7a : 제2 내치

9 : 제1 유성 기어

9a : 제1 외치

10 : 제2 유성 기어

10a : 제2 외치

11 : 유성 기어

11a : 원기둥부

12 : 제1 캠

13 : 제2 캠

12b, 13b : 키 홈(오목부)

12c, 13c : 편심 구멍

14 : 회전 캠

15 : 스프링(압박 수단)

16 : 로크 홀더(구동축)

16a : 키부(볼록부)

19, 31 : 솔레노이드(로크 수단)

A : 제1 맞물림부

B : 제2 맞물림부

Claims

피니언축을 갖는 스티어링 휠 및 스티어링 기구를 구비하는 차량용 타각비 가변 스티어링 장치이며,

스티어링 휠에 연결되도록 구성된 입력축(2)과,

입력축과 동축으로 배열되고 스티어링 기구의 피니언축에 연결되도록 구성된 출력축(3)과,

상기 입력축(2)의 회전수에 대한 상기 출력축(3)의 회전수를 변화시키도록 작용하고, 입력축 및 출력축의 축방향에서 서로 대향하는 입력축(2)의 축단부와 출력축(3) 축단부 사이에 배치된 회전 속도 증감속 기구부(4)와,

상기 회전 속도 증감속 기구부(4)의 반경 방향 외측에 배치되고 상기 회전 속도 증감속 기구부를 제어하는 모터(5; 24)와,

상기 모터(5)에 의해 회전식으로 구동되고, 중공 원통 형상이며, 상기 회전 속도 증감속 기구부(4)를 둘러싸는 구동축(16)을 포함하며,

상기 회전 속도 증감속 기구부는,

입력축(2)의 축단부에 설치되고, 내주면에 제1 내치(6a)가 형성된 입력 기어(6)와,

출력축(3)의 축단부에 배치되고, 내주면에 제2 내치(7a)가 형성된 출력 기어(7)로서, 상기 입력 기어와 출력 기어는 공통의 회전 중심(0)을 갖는, 출력 기어와,

제1 맞물림부(A)를 형성하도록 제1 내치(6a)와 맞물리고, 제1 내치와의 사이에서 제1 감속비를 제공하도록 제1 내치(6a)보다 치수가 적은 제1 외치(9a)가 형성된 제1 유성 기어(9)와,

제2 맞물림부(B)를 형성하도록 제2 내치(7a)와 맞물리고, 제2 내치와의 사이에서 제2 감속비를 제공하도록 제2 내치(7a)보다 치수가 적은 제2 외치(10a)가 형성된 제2 유성 기어(10)와,

제1 유성 기어(9)와 제2 유성 기어(10)가 서로 일체로 연결되는 원기둥부(11a)와,

제1 유성 기어(9)와 제2 유성 기어(10) 사이에 배치되고, 입력 기어(6)와 출력 기어(7)의 공통 회전 중심(0)으로부터 오프셋된 중심을 갖는 편심 캠홀이 형성된 환형 회전캠(14)을 포함하고,

상기 제2 감속비는 제1 감속비보다 상이한 값으로 설정되고,

상기 원기둥(11a)은 편심 캠홀을 통해 회전캠(14)에 끼워지고,

상기 회전캠(14)은 구동축(16)을 통해 모터(5)에 의해 회전식으로 구동되고 제1 유성 기어(9)와 제2 유성 기어(10)를 입력축 및 출력축의 공통 회전 중심(0) 주위에서 회전되어 제1 맞물림부(A) 및 제2 맞물림부(B)는 제1 유성 기어 및 제2 유성 기어의 주연 방향으로 변위되는 것이 허용되는 타각비 가변 스티어링 장치.
제1항에 있어서, 상기 회전 캠(14)은 한 쌍의 캠(12, 13)과 상기 한 쌍의 캠 을 회전 반대 방향으로 편향시키는 편향 수단(15)을 포함하고, 상기 한 쌍의 캠과 구동축(16)은 오목부와 볼록부 사이의 결합을 통해 서로 결합되고, 상기 오목부 및 볼록부 중 하나는 상기 한 쌍의 캠(12, 13) 각각의 외주연면에 형성되고, 상기 오목부 및 볼록부 중 다른 하나는 구동축(16)의 내주연면에 형성되는 타각비 가변 스티어링 장치.
제1항 또는 제2항에 있어서, 상기 구동축(16)의 회전 운동을 저지하도록 작용하는 로크 수단을 더 포함하는 타각비 가변 스티어링 장치.
제1항 또는 제2항에 있어서, 상기 제1 외치(9a)의 치수는 제1 내치(6a)의 치수보다 하나 이상 적고, 제2 외치(10a)의 치수는 제2 내치(7a)의 치수보다 하나 이상 적은 타각비 가변 스티어링 장치.
제1항 또는 제2항에 있어서, 상기 모터(5)는 회전축이 입력축(2) 및 출력축(3)에 평행하도록 배열되는 타각비 가변 스티어링 장치.
제5항에 있어서, 상기 구동축(16)은 모터(5) 내에 끼워지며, 모터와 회전 속도 증감속 기구부(4) 사이에 반경 방향으로 배치되는 타각비 가변 스티어링 장치.
제1항 또는 제2항에 있어서, 상기 모터(24)는 회전축이 입력축(2) 및 출력 축(3)에 수직하도록 배열되는 타각비 가변 스티어링 장치.
제2항에 있어서, 한 쌍의 캠(12, 13) 각각은 오목부(12b, 13b)를 가지며, 구동축(16)은 볼록부(16a)를 가지고, 오목부 및 볼록부는 오목부의 길이가 볼록부의 길이보다 길도록 캠(12, 13) 및 구동축(16)의 원주 방향으로 연장되고, 상기 볼록부는 구동축(16)이 회전하는 경우 상기 한 쌍의 캠(12, 13)의 오목부가 정렬되도록 오목부에서 원주방향으로 이동되는 타각비 가변 스티어링 장치.
제3항에 있어서, 상기 로크 수단은 솔레노이드(19)와 구동축 원주 방향으로 구동축(16)에 형성되어 솔레노이드에 의해 작동되는 부재(20)에 결합 가능한 로크 홈(16b)을 포함하는 타각비 가변 스티어링 장치.
제3항에 있어서, 상기 로크 수단은 솔레노이드(31)와 모터(24)에 배치되고 솔레노이드에 의해 작동되는 부재에 결합 가능한 로크 홈이 형성된 로크 플레이트(24b)를 포함하는 타각비 가변 스티어링 장치.
제3항에 있어서, 상기 구동축(16)은 구동축의 외주면에 형성된 웜 휠(16c)을 포함하고, 상기 모터(24)는 구동축의 웜 휠에 결합된 웜 축(27)을 포함하는 타각비 가변 스티어링 장치.