KR20160142680A

KR20160142680A - 차량용 조향장치 유성기어 유격보상구조

Info

Publication number: KR20160142680A
Application number: KR1020150078724A
Authority: KR
Inventors: 신경섭
Original assignee: 주식회사 만도
Priority date: 2015-06-03
Filing date: 2015-06-03
Publication date: 2016-12-13

Abstract

본 발명은 차량용 조향장치 유성기어 유격보상구조에 관한 것으로서, 조향축이 관통된 선기어와, 상기 선기어에 외접하는 유성기어를 포함하고, 상기 복수의 유성기어 중 적어도 한 쌍은 시계방향 및 반시계 방향 회전에 대한 유격을 각각 보상해주기 위한 유격보상기어로 구성된 것을 특징으로 한다.
따라서 본 발명은 유격보상기어에 유격보상부를 구비하여, 전체적인 두께가 감소되어, 유성기어 앗세이의 전체 길이와 무게를 감소시켜줄 수 있으며, 한 쌍의 유격보상기어를 구비하여, 양방향 입력에 대한 기어간 유격을 보상해줄 수 있는 효과가 있다.
또한, 유격보상기어를 구비하여, 출력축으로 전달되는 역입력에 의한 기어의 파손과, 래틀소음을 줄여줄 수 있는 효과가 있다.

Description

차량용 조향장치 유성기어 유격보상구조{Planetary gear system spacing compensation of steering apparatus for vehicle}

본 발명은 차량용 조향장치 유성기어 유격보상구조로서, 보다 상세하게는 유성기어 앗세이에서 적어도 한쌍의 유격보상기어를 구비하여, 양방향 입력에 대한 기어간 유격 보상이 가능하고, 래틀 소음을 최소화할 수 있으며, 출력축으로 전달되는 역입력에 의한 기어의 파손과 래틀 소음을 줄여줄 수 있는 차량용 조향장치 유성기어 유격보상구조에 관한 것이다.

일반적으로 유성기어 앗세이는 선 기어와, 그리고 캐리어에 의해 지지되고, 상기 선 기어에 외접하는 유성기어 및 상기 유성기어가 내접하는 링기어를 포함하여 구성된다.

이러한 유성기어 앗세이는 간단하게 구성할 수 있으며, 선 기어, 유성기어 및 링기어로 이루어지는 각각의 구성 기어를 각각의 고정측, 입력측 또는 출력측으로 설정함으로써, 감속비(또는 증속비)를 용이하게 변경할 수 있는 장점이 있기 때문에 자동차의 조향장치에 많이 사용되고 있다.

그런데 이러한 유성기어 앗세이에 있어서, 선 기어의 톱니와 유성기어의 톱니 사이 및 유성기어의 톱니와 링기어의 톱니 사이에 유격(Backlash)이 존재하게 된다.

보다 구체적으로, 상기 유격은 한 기어의 톱니와 다른 기어의 톱니가 서로 맞물릴 때, 맞물린 톱니의 후방에 생기는 공간을 지칭한다.

한편, 구동기어와 종동기어가 맞물리는 기어장치에 있어서, 구동기어와 종동기어의 속도가 일정한 경우에는 문제가 없으나, 어떠한 이유로 인하여 속도가 일정하지 않게 되는 경우에는 기어간 유격으로 인하여, 래틀소음이 발생할 수 있다.

자동차의 조향장치의 경우, 기어간 유격으로 인하여 발생되는 래틀소음은 조향시에 불쾌감을 일으키고, 기어의 톱니 마모가 진행됨에 따라 점점 증가된다.

따라서, 기어간 유격을 보상하여 래틀소음을 줄여줄 수 있는 유격보상기어가 연구되고 있다.

종래의 유격보상기어로는 미국 등록특허 제6148684호(2000.11.21. 이하 '종래기술'이라 함)의 "안티 백래쉬 기어"가 개시되어 있다.

상기 종래기술은 도 1 에 도시된 바와 같이, 구동기어(10)와, 상기 구동기어(10)와 동일 수의 톱니를 갖고 있는 종동기어(20)로 구성되어 있으며, 상기 기어(10, 20)에는 다수의 홀(30)이 형성되어 있다.

그리고, 원형의 로드 링(40)에 다수의 스프링 로드(50)가 장착되어 있고, 상기 스프링 로드(50)는 구동기어(10)와 종동기어(20)에 형성된 홀(30)에 관통되어 있다.

따라서, 구동기어(10)의 구동 시, 상기 스프링 로드(50)의 탄성변화를 통해서, 종동기어(20)가 기어간 유격을 보상해준다.

여기서, 종래기술은 기어간 유격을 보상하여, 래틀소음을 줄여주는 효과를 얻을 수 있으나, 로드 링과 스프링 로드, 그리고 별도의 다른 부품을 이용함으로써, 기어의 전체 구조가 두꺼워지고, 무게가 증가되는 문제점과, 부품수의 증가로 인하여, 제작비의 증가된다는 문제점이 있다.

미국 등록특허 제6148684호(2000.11.21)

본 발명은 상기한 바와 같은 문제들을 해결하기 위해 안출된 것으로,

유격보상기어의 전체적인 두께를 감소시키는 것을 하나의 목적으로 한다.

또한, 유성기어 앗세이의 전체 길이와 무게를 감소시키는 것을 또 하나의 목적으로 한다.

또한, 유성보상기어의 구조를 간편하게 구성하여 제작비 감소와 작업공수를 줄이는 것을 또 하나의 목적으로 한다.

이와 같이 상기 목적을 달성하기 위한 본 발명의 차량용 조향장치용 감속기 유성기어 유격보상구조는,

조향축이 관통된 선기어, 및 선기어에 외접하는 유성기어를 포함하되, 상기 복수의 유성기어 중 적어도 한 쌍은 시계방향 및 반시계 방향 회전에 대한 유격을 각각 보상해주기 위한 유격보상기어로 구성된 것을 특징으로 한다.

상술한 바와 같이, 본 발명의 차량용 조향장치용 유성기어 유격보상구조는,

유격보상기어에 유격보상부를 구비하여, 전체적인 두께가 감소되는 효과가 있다.

또한, 유격보상기어에 유격보상부를 구비하여, 유성기어 앗세이의 전체 길이와 무게를 감소시켜주는 효과가 있다.

또한, 한 쌍의 유격보상기어를 구비하여, 양방향 입력에 대한 기어간 유격을 보상해줄 수 있는 효과가 있다.

또한, 유격보상기어를 구비하여, 기어간 발생되는 마모를 줄여주고, 래틀소음을 줄여주는 효과가 있다.

또한, 유격보상기어를 구비하여, 출력축으로 전달되는 역입력에 의한 기어의 파손과, 래틀소음을 줄여줄 수 있는 효과가 있다.

또한, 유격보상기어의 구조가 간단하고 부품수가 적어, 제작비 감소와 작업공수를 줄여줄 수 있는 효과가 있다.

도 1 은 종래기술의 구조를 나타내기 위한 분해 사시도.
도 2 는 본 발명에 따른 차량용 조향장치용 유성기어 유격보상구조의 개략 사시도.
도 3 은 본 발명에 따른 차량용 조향장치용 유성기어 유격보상구조에서 유격보상기어의 분해 사시도.
도 4 는 본 발명에 따른 차량용 조향장치용 유성기어 유격보상구조에서 본 기어의 저면도.
도 5 는 도 3 의 A - A 섹션도.
도 6 은 본 발명에 따른 차량용 조향장치용 유성기어 유격보상구조의 작동 상태도.
도 7 은 본 발명에 따른 차량용 조향장치용 유성기어 유격보상구조의 작동 상태도.
도 8 은 본 발명의 차량용 조향장치용 유성기어 유격보상구조의 다른 실시예를 나타내는 개략 사시도.

이하, 본 발명에 첨부된 도면을 참조하여 본 발명의 바람직한 실시예를 상세히 설명하기로 한다.

먼저, 도 2 는 본 발명에 따른 차량용 조향장치용 유성기어 유격보상구조의 구성요소를 설명하기 위한 개략 사시도로서,

스티어링휠측(미도시)에 연결된 입력축(210)과 전륜측(미도시)에 연결된 출력축(220)으로 구성된 조향축(200)과, 상기 조향축(200)이 관통된 캐리어(100)와, 상기 캐리어(100)의 상부에 위치하고, 상기 조향축(200)이 관통된 선기어(300), 그리고 상기 선기어(300)에 외접하는 복수의 유성기어(400), 상기 유성기어에 내접하는 링기어(미도시)를 포함하고, 상기 복수의 유성기어(400) 중 적어도 한 쌍은 시계방향(정방향) 및 반시계 방향(역방향) 회전에 대한 유격을 각각 보상해주기 위한 유격보상기어(500)로 구성된 것을 특징으로 한다.

상기 한 쌍의 유격보상기어(500)는 다음에 제시되는 유격보상부가 구비되어, 조향축(200)의 양방향 구동 시, 정방향과 역방향에 대한 기어간 유격을 보상해주고, 래틀소음를 감소시켜준다.

또한, 출력축으로부터 전달되는 역입력으로 인하여, 기어가 파손되거나 래틀소음이 발생되는 것을 방지해준다.

도 3, 4 는 본 발명에 따른 차량용 조향장치용 유성기어 유격보상구조에서 유격보상기어(500)의 분해 사시도와, 그리고 본 기어(510)의 저면도로서,

유격보상기어(500)는 본 기어(510)와, 상기 본 기어(510)와 선기어(300) 상호 간에 발생되는 유격을 보상해주는 유격보상부로 구성되어 있으며, 상기 유격보상부는 상기 본 기어(510)와 동일 고정축(600)을 통해 결합되는 보조기어(521)를 포함하고 있다.

또한 상기 유격보상부는 본 기어(510)에 형성된 유격보상홀(522)과, 상기 유격보상홀(522) 내에 관통 삽입되면서 상기 보조기어(521)에 형성된 압입공(524) 압입되는 고정핀(523)을 포함하여 구성된다.

또한, 상기 유격보상부는 본 기어(510)에 형성되는 삽입홈(525)과, 상기 삽입홈(525)에 삽입되는 탄성부재(526)를 더 포함한다.

상기 본 기어(510)와 보조기어(521)는 그 각각의 중심부에 고정축(600)이 관통되는 축공(530)이 형성되어 있다.

이때, 상기 본 기어(510)와 보조기어(521)에 형성된 축공(530)은 직경이 동일하게 형성되고, 상기 각각의 축공(530)에 고정축(600)이 관통됨으로써, 상기 본 기어(510)와 보조기어(521)는 동축상에 장착된다. 이와 같은 상기 본 기어(510)와 보조기어(521)는 상호 간에 상대운동이 가능하도록 구비된다.

참고로, 도면 상에는 보조기어(521)가 본 기어의 하부에 위치되어 있지만, 여기에 한정하지 않고, 조립과 설계 조건에 맞게, 보조기어의 위치와 개수가 조정가능하다.

상기 본 기어(510)의 내측에는 축공(530) 길이방향으로 유격보상홀(522)이 형성되어 있으며, 상기 보조기어(521)에 대향되는 본 기어(510)의 측면에는, 본 기어(510)의 내측으로 함몰되고, 일측은 유격보상홀(522)에 연결된 삽입홈(525)이 형성되어 있다.

여기서 상기 삽입홈(525)에는 탄성부재(526)가 삽입되는데, 상기 탄성부재(526)는 탄성변형을 통하여 보조기어(521)가 본 기어(510)에 대하여 일정 폭(W)만큼 이동하여 다시 제자리로 복귀 가능하게 한다.

상기 보조기어(521)의 내측에는 축공(530) 길이방향으로 압입공(524)이 형성되어 있으며, 고정핀(523)은 본 기어(510)의 유격보상홀(522)에 관통되고, 상기 보조기어(521)에 형성된 압입공(524)에 압입된다.

여기서, 상기 고정핀(523)의 외주면 일측에는 탄성부재(526)와의 접촉면적 증대를 위한 평면형태로 가공된 단면(523a)이 형성된다.

따라서, 탄성부재(526)는 본 기어(510)의 삽입홈(525)에 삽입된 상태에서 그의 일단이 상기 고정핀(523)의 단면(523a)과 넓은 접촉면적을 가지며 접촉됨으로써 상기 탄성부재(526)의 수축, 이완변형이 용이하게 수행될 수 있다.

그리고, 상기 고정핀(523)과 유격보상홀(522) 사이에는 일정 수준의 직경 차가 존재하도록 형성되어, 유격보상기어(500)의 회전 시 보조기어(521)는 탄성부재(526)에 의해 탄성력이 부여된 상태에서 본 기어(510)에 대하여 원주방향을 따라 일정 폭(W)만큼 상대이동이 가능하도록 구성되어 있다.(도 6 참조)

도 5 는 도 4 의 A - A 섹션도로서, 유격보상기어(500)의 단면을 보여준다.

도 5에 도시한 바와 같이, 고정핀(523)은 보조기어(521)의 압입공(524)에 압입된 상태에서 본 기어(510)의 유격보상홀(522) 내부에 관통 삽입된다.

그리고, 본 기어(510)에 형성된 삽입홈(525)에는 탄성부재(526)가 삽입되며 상기 탄성부재(526)의 일단은 고정핀(523)에 형성된 단면(523a)과 접촉되어 탄성 지지되도록 구성된다.

이와 같이 상기 탄성부재(526)는 삽입홈(525)에 삽입되어 일측이 삽입홈(525) 의 내측 끝단에 지지되고 타측이 고정핀(523)의 단면(523a)에 지지된 상태에서 보조기어(521)의 결합을 통해 완전히 구속되기 때문에 유격보상기어(500)로부터 쉽게 이탈되지 않으며 별도의 추가적인 고정부재를 사용하지 않고서도 유격보상기어(500) 내측에 견고하게 고정시킬 수 있다. 이처럼 탄성부재(526)의 고정을 위한 고정부재를 추가로 구비할 필요가 없기 때문에 부품절감의 효과를 얻을 수 있다.

한편, 유격보상홀(522)은 고정핀(523)의 직경보다 일정수준 큰 직경을 갖도록 형성되어, 상기 고정핀(523)과 유격보상홀(522) 사이에는 일정 너비(W)의 공간이 확보된다. 이때, 상기 너비(W)는 유격보상기어(500)의 회전 시 보조기어(521)가 본 기어(510)에 대하여 원주방향을 따라 시프트(shift)된 폭과 동일하다(도 6 참조).

따라서, 선 기어(300)와 본 기어(510)의 톱니가 맞물릴 시, 본 기어(510)에 일정 너비(W)만큼 어긋나있는 보조기어(521)가 본 기어(510)와 일치되게 이동하게 되고, 보조기어(521)에 압입된 고정핀(523)도 유격보상홀(522)에서 일정 너비(W)만큼 이동하여 탄성부재(526)를 수축시키게 된다.

그리고 선 기어(300)와 본 기어(510)의 톱니간 물림이 해재될 시, 고정핀(523)에 접촉된 탄성부재(526)가 이완되고, 상기 고정핀(523)과 상기 보조기어(521)는 원상태로 복귀된다.

도 6, 7 은 본 발명에 따른 차량용 조향장치용 유성기어 유격보상구조의 작동 상태도로서,

캐리어(100)의 상부에 위치한 선 기어(300)에, 한 쌍의 유격보상기어(500)가 포함된 유성기어가 외접하고 있다.

여기서 상기 유격보상기어(500)는 본 기어(510)와 시계방향으로 일정 너비(W) 어긋나 있는 보조기어(521)가 구비된 제 1 유격보상기어(500A)와, 본 기어(510)와 반 시계방향으로 일정 너비(W) 어긋난 보조기어(521)가 구비된 제 2 유격보상기어(500B)로 구성되어 있다.

유격보상기어(500)의 작동상태를 살펴보면, 조향축(200)이 시계방향으로 회전할 시, 먼저 제 1 유격보상기어(500A)의 보조기어(521) 톱니가 선 기어(300)의 톱니와 만나게 되며, 이때 너비(W)만큼 기어간 유격이 보상된다.

그리고 고정핀(523)에 접촉된 탄성부재(526)가 수축되고, 상기 보조기어(521)가 너비(W)만큼 이동하여 본 기어(510)와 일치되는 동시에, 선 기어(300)의 톱니에 본 기어의 톱니가 물리게 된다.

그리고 선 기어(300)와 본 기어(510)의 톱니간 물림이 해재될 시, 고정핀(523)에 접촉된 탄성부재(526)가 이완되고, 상기 보조기어(521)가 원상태로 복귀된다.

한편, 조향축(200)이 반 시계방향으로 회전할 시, 먼저 제 2 유격보상기어(500B)의 보조기어(521) 톱니가 선 기어(300)의 톱니와 만나게 되며, 이때 너비(W)만큼 기어간 유격이 보상된다.

그리고 고정핀(523)에 접촉된 탄성부재(526)가 수축하게 되어, 상기 보조기어(521)가 너비(W)만큼 이동하여 본 기어(521)와 일치되는 동시에, 선 기어(300)의 톱니에 본 기어(510)의 톱니가 물리게 된다.

따라서, 상기 작동으로 인해, 조향축(200)의 양방향 구동에 대한 선 기어(300)와 유성기어(400)간 유격이 보상되어, 원활하고, 확실한 물림 상태를 유지할 수 있고, 기어간 마모를 줄여줄 수 있으며, 래틀소음이 저감되는 효과를 얻을 수 있다.

그리고 차량운행 시, 지면으로부터 전해지는 불특정 외력에 의한 역입력이 전륜측에 연결된 출력축(220)으로 전달되어, 기어에 요동이 생길 수 있다.

이 경우에도 상기 유격보상기어(500)는 양방향 유격보상이 가능하여, 기어에 발생되는 요동을 상쇄시켜주고, 이로써 요동으로 인한 기어의 파손과 래틀소음을 방지할 수 있는 효과를 얻을 수 있다.

도 8 은 본 발명에 따른 차량용 조향장치용 유성기어 유격보상구조의 다른 실시예를 나타내는 개략 사시도로서,

상, 하에 위치한 제 1 캐리어(110)와 제 2 캐리어(120)로 구성된 2단 유성기어 앗세이로서, 제 1 캐리어(110)와 제 2 캐리어(120)의 중앙에 조향축(200)이 관통되어 있다.

상기 제 1 캐리어(110)의 상부에는 조향축(200)에 관통된 제 1 선 기어(310)와 상기 제 1 선 기어(320)에 외접한 유성기어(400)가 장착되어 있고, 상기 제 2 캐리어(120)의 상부에는 조향축(200)에 관통된 제 2 선 기어(320)와 상기 제 2 선 기어(320)에 외접한 유성기어(400)가 장착되어 있다.

그리고 제 1 캐리어(110)와 제 2 캐리어(120)에 장착된 유성기어(400)는 동일한 고정축(600)에 관통되어 있으며, 상기 유성기어(400)는 링기어(미도시)에 내접하고 있다.

상기 유성기어(400) 중 유격보상부가 구비된 유격보상기어(500)는 제 2 캐리어(120)에 한 쌍으로 구비함으로써, 조향축(200)의 양방향 구동에 의해서도 기어간 유격을 보상해줄 수 있으며, 출력축(220)으로 전달되는 불특정외력으로부터 기어에 발생되는 요동을 상쇄시켜주고, 이로써 요동으로 인한 기어의 파손과 래틀소음을 방지할 수 있는 효과를 얻을 수 있다.

또한, 유격보상기어(500)에 유격보상부가 구비되어, 기어외측으로 별도의 부품을 추가로 구성할 필요가 없고, 이로써 기어의 전체 두께가 두꺼워지는 것을 방지할 수 있고, 유성기어 앗세이의 전체 길이와 무게가 늘어나는 것을 방지할 수 있다.

이상에서 첨부된 도면을 참조하여 본 발명의 차량용 조향장치 유성기어 유격보상구조를 설명함에 있어 특정 형상 및 방향을 위주로 설명하였으나, 본 발명은 당업자에 의하여 다양한 변형 및 변경이 가능하고, 이러한 변형 및 변경은 본 발명의 권리 범위에 포함되는 것으로 해석되어야 한다.

10 : 구동기어 20 : 종동기어
30 : 홀 40 : 로드링
50 : 스프링로드
100 : 캐리어 110 : 제 1 캐리어
120 : 제 2 캐리어 200 : 조향축
210 : 입력축 220 : 출력축
300 : 선기어 310 : 제 1 선기어
320 : 제 2 선기어 400 : 유성기어
500 : 유격보상기어 510 : 본 기어
521 : 보조기어 522 : 유격보상홀
523 : 고정핀 523a : 단면
524 : 압입공 525 : 삽입홈
526 : 탄성부재 530 : 축공
500A : 제 1 유격보상기어 500B : 제 2 유격보상기어
600 : 고정축

Claims

조향축(200)이 관통된 선기어(300); 및
상기 선기어(300)에 외접하는 복수의 유성기어(400)를 포함하되,
상기 복수의 유성기어(400) 중 적어도 한 쌍은 시계방향 및 반시계 방향 회전에 대한 유격을 각각 보상해주기 위한 유격보상기어(500)로 구성된 것을 특징으로 하는 차량용 조향장치 유성기어 고정구조.
제 1 항에 있어서, 상기 유격보상기어(500)는
본 기어(510)와, 상기 선기어(300)와 본 기어(510) 간의 유격을 보상하는 유격보상부로 이루어진 것을 특징으로 하는 차량용 조향장치 유성기어 고정구조.
제 2 항에 있어서, 상기 유격보상부는
상기 본 기어(510)와 고정축(600)을 통해 결합되는 보조기어(521)와, 상기 본 기어(510)에 형성된 유격보상홀(522)과, 상기 유격보상홀(522)에 삽입되고 상기 보조기어(521)에 압입되는 고정핀(523)을 포함하는 것을 특징으로 하는 차량용 조향장치 유성기어 고정구조.
제 3 항에 있어서, 상기 유격보상부는
상기 본 기어(510)에 형성된 삽입홈(525)과, 상기 삽입홈(525)에 삽입되어 상기 고정핀(526)의 외면에 지지되는 탄성부재(526)를 더 포함하는 것을 특징으로 하는 차량용 조향장치 유성기어 고정구조.
제 3 항에 있어서, 상기 한 쌍의 유격보상기어(500) 중 어느 한쪽의 보조기어는 그의 본 기어에 대해 시계방향으로 어긋나도록 배치되고, 다른 한쪽의 보조기어는 그의 본 기어에 대해 반시계 방향으로 어긋나도록 배치된 것을 특징으로 하는 차량용 조향장치 유성기어 고정구조.
제 4 항에 있어서, 상기 고정핀(523)은
그 외주면의 일측에 상기 탄성부재(526)의 일단이 지지되는 단면(523a)이 형성된 것을 특징으로 하는 차량용 조향장치 유성기어 고정구조.
제 3 항에 있어서, 상기 유격보상홀(522)과 상기 고정핀(523) 사이는 일정한 직경 차(W)가 존재하는 것을 특징으로 하는 차량용 조향장치 유성기어 고정구조.