KR20170121518A - 차량의 액티브 스태빌라이저 시스템용 감속기 - Google Patents

Abstract

본 발명은 차량의 액티브 스태빌라이저 시스템용 감속기에 관한 것으로, 3단의 유성기어세트(50,60,70)를 이용해서 감속기를 구현함에 따라 입력토크 대비 높은 출력토크 및 고감속비의 구현이 가능하고, 추력이 발생하는 위치 및 회전에 대해 지지력이 필요한 위치에 스러스트베어링과 볼베어링을 설치해서 소음과 진동의 감소 및 감속기의 효율성 증대와 내구성 향상을 도모할 수 있도록 된 것이다.

Description

차량의 액티브 스태빌라이저 시스템용 감속기{REDUCER FOR ACTIVE STABILIZER}

본 발명은 차량의 액티브 스태빌라이저 시스템용 감속기에 관한 것으로, 보다 상세하게는 높은 출력토크와 고감속비 및 저진동과 저소음의 구현이 가능하면서 컴팩트한 구조를 갖는 차량의 액티브 스태빌라이저 시스템용 감속기에 관한 기술이다.

차량의 스태빌라이저 시스템은 스태빌라이저 바의 강성을 이용하여 차량 선회시 차체의 롤을 억제하는 시스템이다.

최근에는 차량의 선회상태에 따라 차체가 받는 롤 모멘트에 대항하는 롤 억제 모멘트를 스태빌라이저 바에 강제로 발휘시켜서 스태빌라이저 바의 강성을 변화시킴에 따라 차체의 롤각을 적절하게 제어하는 액티브 스태빌라이저 시스템이 개발되고 있다.

종래의 액티브 스태빌라이저 시스템은 유압식으로 구성되어 복잡한 유압관로를 필요로 하고, 무게가 무거움에 따라 차량의 중량을 가중시키는 원인이 되며, 부피가 커서 설치에 따른 공간상의 제약이 있는 단점이 있고, 특히 복잡한 유압경로를 통해 동력이 전달됨에 따라 응답성이 떨어지고, 효율이 낮으며, 단가가 비싼 단점이 있다.

상기의 단점을 보완하기 위해 유성기어세트를 이용한 감속기를 스태빌라이저 바에 연결한 기술이 개발되었다.

그런데, 종래의 유성기어세트를 이용한 스태빌라이저 시스템용 감속기는 대부분 1단 유성기어세트를 이용한 구성으로, 1단 유성기어세트의 감속기는 입력토크 대비 높은 출력토크 및 고감속비의 구현이 어렵고, 이로 인해 차량 선회시 발생하는 롤 하중을 효과적으로 제어하기가 어려운 단점이 있다.

특히 최근에는 주행성능, 안전성능, 내구성능, 소음진동 등 다양한 파트에서 기존 차량보다 성능이 한층 더 뛰어난 고성능 차량의 개발이 점차 증가하고 있고, 이러한 고성능 차량의 경우 고속주행시의 안정성을 확보하기 위해서 높은 출력토크 및 고감속비를 구현할 수 있는 감속기가 스태빌라이저 시스템에 구현될 수 있도록 하는 것이 바람직할 것이다.

또한, 유성기어세트를 이용한 감속기는 기어, 샤프트 등의 회전체의 구동으로 인해 진동과 소음이 발생하게 되는데, 이러한 진동과 소음은 회전체의 구동시 인접한 부품끼리의 마찰력 및 회전체의 지지구조에 따라 그 크기가 결정되는 바, 진동과 소음이 크면 감속기의 효율성이 떨어지고 감속기의 내구성이 감소되며, 더 나아가 차량 적용시 승차감을 감소시키는 원인이 된다.

따라서, 유성기어세트를 이용해서 높은 출력토크 및 고감속비를 구현하는 감속기의 설계시에는 저마찰 구조와 저진동 및 저소음의 구조를 갖도록 하는 것이 바람직할 것이다.

상기의 배경기술로서 설명된 사항들은 본 발명의 배경에 대한 이해 증진을 위한 것일 뿐, 이 기술분야에서 통상의 지식을 가진 자에게 이미 알려진 종래기술에 해당함을 인정하는 것으로 받아들여져서는 안 될 것이다.

대한민국공개특허공보 10-2009-0046488호

본 발명은, 3단 유성기어세트로 구성된 감속기를 스태빌라이저 바에 적용한 액티브 스태빌라이저 시스템용 감속기로서, 입력토크 대비 높은 출력토크 및 고감속비의 구현이 가능하도록 하고, 이를 통해 차량 선회시에 발생하는 롤 하중을 효과적으로 제어할 수 있도록 하고, 특히 회전체의 구동시 인접한 부품끼리의 마찰력을 최소화하면서 회전체의 견고한 지지를 도모함으로써 진동과 소음을 줄이고 이를 통해 감속기의 효율성 증대 및 내구성 향상을 이룩할 수 있도록 하는 데에 그 목적이 있다.

상기한 바의 목적을 달성하기 위한 본 발명 차량의 액티브 스태빌라이저 시스템용 감속기는, 1단 유성기어세트와 2단 유성기어세트 및 3단 유성기어세트가 동축상으로 직결되게 구성되면서 1단 링기어와 2단 링기어 및 3단 링기어가 상호 회전이 구속되고; 일측의 스태빌라이저 바는 모터의 케이스와 연결되면서 타측의 스태빌라이저 바는 출력축이 되는 3단 캐리어와 연결되고; 모터축은 입력축이 되면서 1단 선기어와 연결되고, 1단 캐리어는 2단 선기어와 연결되고, 2단 캐리어는 3단 선기어와 연결되도록 구성되며; 상기 1단 유성기어세트를 구성하는 기어들은 헬리컬기어로 구성되고; 상기 2단 유성기어세트와 3단 유성기어세트를 구성하는 기어들은 평기어로 구성된 것을 특징으로 한다.

상기 헬리컬기어로 형성된 1단 링기어 및 평기어로 형성된 2단 링기어와 3단 링기어는 감속기 하우징의 내경에 일체로 형성되고; 상기 1단 링기어에는 헬리컬기어로 형성된 1단 선기어와 1단 유성기어 및 1단 캐리어의 조립체가 결합되어서 1단 유성기어세트를 이루고; 상기 2단 링기어와 3단 링기어에는 각각 평기어로 형성된 2단 선기어와 2단 유성기어와 2단 캐리어의 조립체 및 3단 선기어와 3단 유성기어와 3단 캐리어의 조립체가 결합되어서 2단 유성기어세트와 3단 유성기어세트를 이루는 것을 특징으로 한다.

상기 1단 캐리어와 2단 캐리어사이에 설치되어서 1단 캐리어의 추력에 의한 2단 캐리어와의 마찰력을 감소시키는 제1스러스트베어링; 상기 2단 캐리어와 3단 캐리어사이에 설치되어서 2단 캐리어의 추력에 의한 3단 캐리어와의 마찰력을 감소시키는 제2스러스트베어링; 상기 1단 캐리어에 내륜이 조립되고 감속기 하우징에 외륜이 조립된 것으로 1단 캐리어의 회전방향 지지 및 입력축 방향으로의 추력을 지지하는 제1볼베어링; 및 상기 3단 캐리어에 내륜이 조립되고 감속기 하우징에 외륜이 조립된 것으로 3단 캐리어의 회전방향 지지 및 출력축 방향으로의 추력을 지지하는 제2볼베어링;을 포함하는 것을 특징으로 한다.

상기 1단 캐리어와 2단 캐리어사이에 설치되어서 1단 캐리어의 추력에 의한 2단 캐리어와의 마찰력을 감소시키는 제1스러스트베어링; 상기 3단 선기어와 3단 캐리어사이에 설치되어서 3단 선기어의 추력에 의한 3단 캐리어와의 마찰력을 감소시키는 제2스러스트베어링; 상기 1단 캐리어에 내륜이 조립되고 감속기 하우징에 외륜이 조립된 것으로 1단 캐리어의 회전방향 지지 및 입력축 방향으로의 추력을 지지하는 제1볼베어링; 및 상기 3단 캐리어에 내륜이 조립되고 감속기 하우징에 외륜이 조립된 것으로 3단 캐리어의 회전방향 지지 및 출력축 방향으로의 추력을 지지하는 제2볼베어링;을 포함하는 것을 특징으로 한다.

상기 3단 캐리어에 고정되고 제2볼베어링의 일측면을 지지해서 제2볼베어링의 이탈을 방지하는 스냅링;을 더 포함하는 것을 특징으로 한다.

상기 제2볼베어링의 외륜의 일측면에 지지되도록 설치된 웨이브와셔; 및 상기 감속기 하우징에 조립되면서 웨이브와셔에 예압을 가하는 것으로 예압을 통해 웨이브와셔의 폭을 조절함에 따라 감속기 전체의 축방향 클리어런스를 조절하는 와셔커버;를 더 포함하는 것을 특징으로 한다.

상기 와셔커버는 감속기 하우징에 나사방식으로 조립되어서 회전방향에 따라 입력축 방향 및 출력축 방향으로 이동가능하게 설치된 것을 특징으로 한다.

본 발명에 의하면, 3단의 유성기어세트를 이용해서 감속기를 구현한 기술로서, 입력토크 대비 높은 출력토크 및 고감속비의 구현이 가능하고, 이를 통해 효율성과 응답성이 높은 감속기의 구현이 가능하게 됨으로써 차량 선회시에 발생하는 롤 하중을 효과적으로 제어할 수 있는 효과가 있다.

또한, 본 발명은 3단의 유성기어세트를 이용해서 감속기를 구현함에 있어서 1단 캐리어와 2단 선기어가 직결되고, 2단 캐리어와 3단 선기어가 직결되게 구성함에 따라 전체적인 감속기는 1단 유성기어세트에서 3단 유성기어세트까지 동축상으로 직결된 구조를 갖게 됨으로써 스태빌라이저 바의 길이방향을 따라 컴팩트한 크기로 구성할 수 있는 효과가 있다.

또한, 1단 캐리어와 2단 캐리어는 각각 1단 유성기어세트와 2단 유성기어세트의 출력축의 역할을 함과 더불어 2단 유성기어세트 및 3단 유성기어세트의 입력축의 역할을 동시에 수행하는 것으로, 이를 통해 부품수 감축과 중량감소 및 원가절감을 도모할 수 있고, 더 나아가 감속기 전체의 사이즈를 축소할 수 있는 효과가 있다.

또한, 본 발명의 감속기는 1단 유성기어세트와 2단 유성기어세트 및 3단 유성기어세트의 전체적인 외곽 사이즈가 동일한 크기로 형성됨에 따라 감속기 전체의 사이즈가 컴팩트한 장점이 있고, 특히 1단 유성기어세트에서 3단 유성기어세트로 갈수록 기어모듈 값이 커지도록 구성됨에 따라 3단 유성기어세트를 구성하는 기어 치의 강도 및 내구성의 향상을 도모하고 이를 통해 감속기 성능의 향상을 도모할 수 있는 효과가 있다.

또한, 1단 링기어와 2단 링기어 및 3단 링기어가 감속기 하우징의 내경에 일체로 형성됨에 따라 부품수 감축과 중량감소 및 원가절감을 도모할 수 있으면서 조립에 따른 공정수를 줄일 수 있는 효과도 있다.

또한, 1단 링기어와 2단 링기어 및 3단 링기어의 각 내경이 1단에서 3단으로 갈수록 크게 형성된 구조로, 이를 통해 감속기 하우징속으로 각 단의 유성기어세트를 삽입시켜서 조립할 때에 조립의 편의성이 향상되는 효과가 있다.

또한, 모터와 연결된 1단 유성기어세트의 기어들을 헬리컬기어로 구성함에 따라 물림량의 증대를 통해 3단 유성기어세트쪽으로 큰 힘의 동력전달이 가능하게 됨으로써 높은 출력토크를 구현할 수 있게 되고, 소음과 진동의 최소화를 도모할 수 있는 효과가 있다.

또한, 2단 유성기어세트 및 3단 유성기어세트를 구성하는 기어들을 평기어로 구성함에 따라 강도 및 내구성의 증대를 이룩할 수 있는 효과가 있다.

또한, 유성기어세트에서 인접한 캐리어들 사이에는 추력에 대해 충분한 지지력을 가지면서 감속기 사이즈의 축소를 도모할 수 있는 스러스트베어링을 설치하고, 추력 및 회전에 대한 지지가 필요한 부위에는 볼베어링을 설치함으로써, 소음과 진동의 감소 및 감속기의 효율성 증대와 내구성 향상을 도모할 수 있는 효과가 있다.

또한, 웨이브와셔와 와셔커버를 이용해서 출력축 방향으로 최외측에 위치한 베어링을 가압함에 따라 감속기 전체의 축방향 클리어런스의 조절이 가능하고, 이를 통해 감속기의 내구성 향상 및 성능 향상을 도모할 수 있는 효과가 있다.

도 1은 본 발명에 따른 감속기가 적용된 차량의 액티브 스태빌라이저 시스템의 도면,
도 2는 본 발명에 따른 감속기의 개략적인 구성도,
도 3은 본 발명에 따라 1단 캐리어와 2단 캐리어 및 3단 캐리어가 일체로 형성된 감속기 하우징의 도면,
도 4는 도 3의 감속기 하우징에 1단 유성기어세트와 2단 유성기어세트 및 3단 유성기어세트가 조립된 상태 및 베어링을 이용한 추력 지지구조의 일 실시예를 설명하기 위한 도면,
도 5는 도 3의 감속기 하우징에 1단 유성기어세트와 2단 유성기어세트 및 3단 유성기어세트가 조립된 상태 및 베어링을 이용한 추력 지지구조의 다른 실시예를 설명하기 위한 도면,
도 6은 본 발명에 따른 웨이브와셔의 도면이다.

이하에서는 첨부된 도면을 참조하여 본 발명의 바람직한 일실시예에 따른 차량의 액티브 스태빌라이저 시스템용 감속기에 대해 살펴보기로 한다.

본 발명에 따른 차량의 액티브 스태빌라이저 시스템용 감속기(10)는 도 1 내지 도 6에 도시된 바와 같이 일측의 스태빌라이저 바(1)와 타측의 스태빌라이저 바(2)를 연결하도록 설치되어서 차체의 롤각을 제어함에 따라 선회 안정성 및 주행 안정성을 향상시키는 역할을 한다.

상기 일측의 스태빌라이저 바(1)와 타측의 스태빌라이저 바(2)는 각각 스태빌라이저 바 링크(3,4)를 매개로 좌우측의 차륜(5,6)과 연결된 현가암(7,8)과 연결된 구조이다.

상기 감속기(10)는 제어기(20)의 제어에 의해 동작하는 모터(30), 및 상기 모터(30)의 동력을 전달받아서 감속된 회전력을 전달하는 유성기어세트로 구성된다.

상기 모터(30)는 고정자 및 회전자를 구비한 브러쉬리스(brushless) 모터인 것이 바람직하지만, 브러쉬를 갖는 통상적인 모터나 또는 다른 유형의 모터도 사용이 가능할 것이다.

상기 고정자는 제어기(20)의 제어에 의해 전류를 인가받아서 자기력을 발생하는 코일이 되고, 상기 회전자는 코일로 인가되는 전류의 세기 및 방향에 따라 회전속도와 회전방향이 가변되는 영구자석으로 본 발명에서는 회전자를 모터축(32)으로서 설명한다.

상기 제어기(20)는 차량에 구비된 각종 센서들로부터 신호를 전달받아서 차량의 롤 상태를 추정하고, 추정된 차량의 롤 상태에 따라 모터(30)로 인가되는 전류의 세기 및 방향을 제어해서 감속기의 동작을 제어하게 되는 바, 상기 센서들은 차속센서(41), 스티어링 휠의 조타각을 검출하는 조타각센서(42), 횡가속도센서(43), 종가속도센서(44), 요레이트센서(45)를 포함한다.

상기 모터(30)는 고정자에 해당하는 코일을 보호하는 모터케이스(21), 및 코일로 전류 인가시 회전하는 모터축(32)으로 구성되고, 상기 모터케이스(31)는 일측의 스태빌라이저 바(1)와 연결되고, 상기 모터축(32)은 후술하는 1단 유성기어세트(50)의 1단 선기어(S1)와 연결되며, 타측의 스태빌라이저 바(2)는 후술하는 3단 유성기어세트(70)의 3단 캐리어(C3)와 연결되는 바, 이에 따라 상기 모터축(32)은 본 발명에 따른 감속기(10)에서 입력축이 되고 상기 3단 캐리어(C3)는 출력축이 된다.

본 발명에 따라 감속기(10)를 구성하는 유성기어세트는 1단 유성기어세트(50)와 2단 유성기어세트(60) 및 3단 유성기어세트(70)로 구성된다.

상기 1단 유성기어세트(50)는 기어 치의 결합을 통해 동력전달이 가능한 1단 선기어(S1)와 1단 유성기어(P1)와 1단 캐리어(C1) 및 1단 링기어(R1)로 구성되고, 2단 유성기어세트(60)는 2단 선기어(S2)와 2단 유성기어(P2)와 2단 캐리어(C2) 및 2단 링기어(R2)로 구성되며, 3단 유성기어세트(70)는 3단 선기어(S3)와 3단 유성기어(P3)와 3단 캐리어(C3) 및 3단 링기어(R3)로 구성된다.

상기 1단 선기어(S1)는 모터축(32)과 직결되고, 1단 캐리어(C1)와 2단 선기어(S2)가 직결되고, 2단 캐리어(C2)와 3단 선기어(S3)가 직결되고, 3단 캐리어(C3)는 타측의 스태빌라이저 바(2)와 연결되며, 1단 링기어(R1)와 2단 링기어(R2) 및 3단 링기어(R3)는 상호 회전이 불가능하게 구속된 것으로, 이를 통해 전체적인 감속기(10)는 1단 유성기어세트(50)에서 3단 유성기어세트(70)까지 동축상으로 직결된 구조를 갖게 됨으로써 스태빌라이저 바의 길이방향을 따라 컴팩트한 크기로 구성할 수 있는 장점이 있다.

본 발명에서와 같이 3단의 유성기어세트를 이용해서 감속기를 구성하게 되면 입력토크 대비 큰 출력토크를 구현할 수 있게 되는 바, 이를 통해 효율성과 응답성이 높은 감속기를 구현할 수 있는 장점이 있다.

본 발명에 따른 감속기에서 1단 캐리어(C1)와 2단 캐리어(C2)는 각각 1단 유성기어세트(50)와 2단 유성기어세트(60)의 출력축의 역할을 하고 이와 동시에 2단 유성기어세트(60) 및 3단 유성기어세트(70)의 입력축의 역할을 하는 것으로, 이를 통해 부품수 감축과 중량감소 및 원가절감을 도모할 수 있고, 더 나아가 감속기 전체의 사이즈를 축소할 수 있는 장점이 있다.

즉, 1단 캐리어(C1)는 1단 유성기어세트(50)의 출력축의 역할을 함과 더불어 2단 유성기어세트(60)의 입력축의 역할을 동시에 수행하도록 구성되고, 2단 캐리어(C2)는 2단 유성기어세트(60)의 출력축의 역할을 함과 더불어 3단 유성기어세트(70)의 입력축의 역할을 동시에 수행하도록 구성된 것이다.

이를 위해, 상기 1단 캐리어(C1)와 2단 선기어(S2)는 일체로 형성되거나 또는 각각 별물로 제작된 후 동력 전달이 가능하게 서로 결합된 구조가 될 수 있다.

또한, 2단 캐리어(C2)와 3단 선기어(S3)도 일체로 형성되거나 또는 각각 별물로 제작된 후 동력 전달이 가능하게 서로 결합된 구조가 될 수 있다.

여기서, 1단 캐리어(C1)와 2단 선기어(S2) 및 2단 캐리어(C2)와 3단 선기어(S3)가 별물로 제작된 경우이면, 서로 간에 세레이션 결합을 하고 결합후의 이탈방지를 위해 용접을 행하는 것이 바람직할 것이다.

본 발명에 따라 1단 유성기어세트(50)와 2단 유성기어세트(60) 및 3단 유성기어세트(70)는 감속기의 컴팩트한 크기를 유지하기 위해 전체적인 외곽 사이즈(D1)가 동일한 크기로 형성되고, 상기 1단 유성기어세트(50)에서 3단 유성기어세트(70)로 갈수록 기어모듈 값은 커지도록 구성된다.

즉, 1단 유성기어세트(50)에서 3단 유성기어세트(70)로 동력이 전달될 때에 감속이 진행되는 만큼 출력토크는 증가하게 되고, 출력토크가 증가함에 따라 유성기어세트를 구성하는 기어 치의 부하도 3단 유성기어세트(70)로 갈수록 증가하게 되며, 증가하는 부하를 견딜 수 있도록 하기 위해서는 3단 유성기어세트(70)로 갈수록 기어모듈 값은 커져야 하고, 기어모듈 값이 커지는 만큼 감속기의 전체적인 외곽 사이즈도 커져야 하는 것이 일반적이다.

하지만, 본 발명은 감속기를 컴팩트한 크기로 유지하기 위해 감속기의 전체적인 외곽 사이즈(D1)를 동일한 크기로 형성한 것이기 때문에, 3단 유성기어세트(70)로 갈수록 기어모듈 값은 커지게 되지만 3단 유성기어세트(70)로 갈수록 감속비가 줄어드는 특성을 갖게 된다.

상기와 같은 출력토크, 기어모듈 값, 감속비 등은 감속기를 설계할 때에 필요할 따라 변경이 가능한 설계인자로서, 어느 하나의 값에 특정되는 것은 바람직하지 않다.

본 발명에 따른 감속기에서 1단 링기어(R1)와 2단 링기어(R2) 및 3단 링기어(R3)는 도 3과 같이 감속기 하우징(80)의 내경에 일체로 형성된 구조가 될 수 있으며, 이 경우 링기어의 형성에 필요한 별도의 부품이 필요하지 않음에 따라 부품수 감축과 중량감소 및 원가절감을 도모할 수 있으면서 조립에 따른 공정수를 줄일 수 있는 장점이 있다.

상기 감속기 하우징(80)의 내경에 일체로 형성된 1단 링기어(R1)에는 1단 선기어(S1)와 1단 유성기어(P1) 및 1단 캐리어(C1)의 조립체(51)가 결합되어서 1단 유성기어세트(50)를 이루게 되고, 2단 링기어(R2)에는 2단 선기어(S2)와 2단 유성기어(P2) 및 2단 캐리어(C2)의 조립체(61)가 결합되어서 2단 유성기어세트(60)를 이루게 되며, 3단 링기어(R3)에는 3단 선기어(S3)와 3단 유성기어(P3) 및 3단 캐리어(C3)의 조립체(71)가 결합되어서 3단 유성기어세트(70)를 이루게 된다.

또한, 본 발명에 따른 감속기는 1단 링기어(R1)와 2단 링기어(R2) 및 3단 링기어(R3)의 각 내경(d1,d2,d3)이 1단에서 3단으로 갈수록 크게 형성된 구조가 특징이다.

즉, 감속기 하우징(80)의 내경에 1단 링기어(R1)와 2단 링기어(R2) 및 3단 링기어(R3)가 일체로 형성된 구조에서, 감속기 하우징(80)의 개구된 일단(도시상태에서 우측단)을 통해 먼저 1단 선기어(S1)와 1단 유성기어(P1) 및 1단 캐리어(C1)의 조립체(51)가 삽입되어서 1단 링기어(R1)와 결합됨에 따라 1단 유성기어세트(50)를 이루고, 그 다음으로 2단 선기어(S2)와 2단 유성기어(P2) 및 2단 캐리어(C2)의 조립체(61)가 삽입되어서 2단 링기어(R1)와 결합됨에 따라 2단 유성기어세트(60)를 이루며, 마지막으로 3단 선기어(S3)와 3단 유성기어(P3) 및 3단 캐리어(C3)의 조립체(71)가 삽입되어서 3단 링기어(R3)와 결합됨에 따라 3단 유성기어세트(70)를 이루게 된다.

따라서, 감속기 하우징(80)의 개구된 일단을 통해서 각 유성기어세트를 이루는 조립체(51,61,71)가 순차적으로 원활히 삽입되기 위해서는 하우징(80)의 가장 안쪽위치에 해당하는 1단 링기어(R1)의 내경(d1)이 가장 작고, 그 다음 중간위치에 해당하는 2단 링기어(R2)의 내경(d2)이 1단 링기어(R1)의 내경(d1)보다 더 크고, 가장 바깥쪽의 위치에 해당하는 3단 링기어(R3)의 내경(d3)이 가장 크게 형성된 것이 바람직한 것이다.

또한, 본 발명에 따른 감속기에서 1단 유성기어세트(50)를 구성하는 기어들(1단 선기어, 1단 유성기어, 1단 캐리어, 1단 링기어)은 물림량의 증대 및 소음과 진동의 감소를 위해 헬리컬기어(helical gear)로 구성된다.

모터(30)의 동력이 1단 유성기어세트(50)를 통해서 후단에 위치한 2단 유성기어세트(60) 및 3단 유성기어세트(70)로 전달되어야 하기 때문에 1단 유성기어세트(50)를 구성하는 기어들은 기어들간의 물림량이 커야만 큰 힘의 동력을 충분히 전달할 수 있는 바, 이를 위해 1단 유성기어세트(50)를 구성하는 기어들은 헬리컬기어로 구성된다.

또한, 1단 유성기어세트(50)는 모터(30)의 동력을 가장 먼저 전달받는 부품으로, 모터(30)로부터 동력을 전달받아서 구동할 때에 입력토크로 인해 소음과 진동이 발생하게 되는 바, 이러한 소음과 진동을 최대한 줄일 수 있도록 1단 유성기어세트(50)는 평기어보다 소음과 진동에 유리한 헬리컬기어로 구성함이 바람직한 것이다.

그리고, 본 발명에 따른 감속기에서 2단 유성기어세트(60)를 구성하는 기어들(2단 선기어, 2단 유성기어, 2단 캐리어, 2단 링기어)과 3단 유성기어세트(70)를 구성하는 기어들(3단 선기어, 3단 유성기어, 3단 캐리어, 3단 링기어)은 강도 및 내구성의 증대를 위해 평기어(spur gear)로 구성됨이 바람직하다.

1단 유성기어세트(50)의 기어들이 헬리컬기어로 구성되기 때문에, 1단 유성기어세트(50)의 회전방향에 따라 입력축 방향(모터축과 연결된 1단 선기어 방향으로 도 4에 화살표 M1 방향) 또는 출력축 방향(타측의 스태빌라이저와 연결된 3단 캐리어 방향으로 도 4에 화살표 M2 방향)으로 추력이 발생하게 된다.

상기 추력은 모터(30)와 가장 먼저 연결된 1단 유성기어세트(50)에서 가장 작은 힘으로서 발생하고, 2단 유성기어세트(60)로 갈수록 증가되고, 3단 유성기어세트(70)에서 가장 큰 힘으로써 발생하게 되는 바, 따라서 본 발명은 감속기의 전체적인 크기를 작게 하면서 입력토크 대비 높은 출력토크를 구현하고, 또한 기어로 인해 발생하는 추력을 최소화할 수 있도록 상대적으로 추력이 작게 발생하는 1단 유성기어세트(50)를 헬리컬기어로 구성하고, 상대적으로 추력이 크게 발생하는 2단 유성기어세트(60)와 3단 유성기어세트(70)는 강도 및 수명을 만족시킬 수 있도록 하기 위해 평기어로 구성한 것이다.

또한, 상기와 같은 추력은 인접한 회전체의 부품간에 마찰력을 증대시키는 요인으로 작용하게 되는데, 마찰력이 증대하면 소음과 진동이 커지고 더 나아가 감속기의 수명을 단축시키는 원인이 되는 바, 따라서 본 발명은 1단 유성기어세트(50)에서 3단 유성기어세트(70)로 갈수록 증가되는 추력을 충분히 감당하면서 감속기의 전체적인 사이즈로 축소시키고 또한 회전체의 견고한 지지를 도모해서 감속기의 효율성 증대 및 내구성 향상을 도모할 수 있는 베어링을 사용한 구성이 특징이다.

즉, 본 발명에 따른 일 실시예는 도 4에 도시된 바와 같이 1단 캐리어(C1)와 2단 캐리어(C2)사이에 설치되어서 1단 캐리어(C1)의 추력에 의한 2단 캐리어와(C2)의 마찰력을 감소시키는 제1스러스트베어링(91); 상기 2단 캐리어(C2)와 3단 캐리어(C3)사이에 설치되어서 2단 캐리어(C2)의 추력에 의한 3단 캐리어(C3)와의 마찰력을 감소시키는 제2스러스트베어링(92); 상기 1단 캐리어(C1)에 내륜이 조립되고 감속기 하우징(80)에 외륜이 조립된 것으로 1단 캐리어(C1)의 회전방향 지지 및 입력축 방향(M1)으로의 추력을 지지하는 제1볼베어링(93); 및 상기 3단 캐리어(C3)에 내륜이 조립되고 감속기 하우징(80)에 외륜이 조립된 것으로 3단 캐리어(C3)의 회전방향 지지 및 출력축 방향(M2)으로의 추력을 지지하는 제2볼베어링(94);을 포함한 구성인 것이다.

상기 제1스러스트베어링(91)과 제2스러스트베어링(92)은 캐리어의 회전방향 지지역할 대신 추력에 대해 지지하는 역할을 함으로써 1단 캐리어(C1)와 2단 캐리어와(C2) 및 2단 캐리어(C2)와 3단 캐리어(C3)사이에 발생하는 마찰력을 최소화시키게 된다.

상기 제1볼베어링(93)과 제2볼베어링(94)은 추력에 대한 지지역할 뿐만 아니라 회전체에 해당하는 1단 캐리어(C1) 및 3단 캐리어(C3)의 회전방향 지지역할도 동시에 수행한다.

그리고, 본 발명에 따른 다른 실시예는 도 5에 도시된 바와 같이 1단 캐리어(C1)와 2단 캐리어(C2)사이에 설치되어서 1단 캐리어(C1)의 추력에 의한 2단 캐리어와(C2)의 마찰력을 감소시키는 제1스러스트베어링(91); 상기 3단 선기어(S2)와 3단 캐리어(C3)사이에 설치되어서 3단 선기어(S2)의 추력에 의한 3단 캐리어(C3)와의 마찰력을 감소시키는 제2스러스트베어링(98); 상기 1단 캐리어(C1)에 내륜이 조립되고 감속기 하우징(80)에 외륜이 조립된 것으로 1단 캐리어(C1)의 회전방향 지지 및 입력축 방향(M1)으로의 추력을 지지하는 제1볼베어링(93); 및 상기 3단 캐리어(C3)에 내륜이 조립되고 감속기 하우징(80)에 외륜이 조립된 것으로 3단 캐리어(C3)의 회전방향 지지 및 출력축 방향(M2)으로의 추력을 지지하는 제2볼베어링(94);을 포함한 구성인 것이다.

상기 제1스러스트베어링(91)과 제2스러스트베어링(98)은 캐리어의 회전방향 지지역할 대신 추력에 대해 지지하는 역할을 함으로써 1단 캐리어(C1)와 2단 캐리어와(C2) 및 3단 선기어(S3)와 3단 캐리어(C3)사이에 발생하는 마찰력을 최소화시키게 된다.

또한, 본 발명에 따른 감속기는 3단 캐리어(C3)에 고정되고 제2볼베어링(94)의 일측면(출력축 방향의 일측면)을 지지해서 제2볼베어링(94)의 이탈을 방지하는 스냅링(95); 상기 제2볼베어링(94)의 외륜의 일측면(출력축 방향의 일측면)에 지지되도록 설치된 웨이브와셔(96); 및 상기 감속기 하우징(80)에 조립되면서 웨이브와셔(96)에 예압을 가하는 것으로 예압을 통해 웨이브와셔(96)의 폭을 조절함에 따라 감속기 전체의 축방향 클리어런스를 조절하는 와셔커버(97);를 더 포함한다.

상기 스냅링(95)은 내경부가 3단 캐리어(C3)의 외주면에 삽입되어서 고정되게 설치되고 외경부가 제2볼베어링(94)의 내륜의 일측면을 지지하도록 설치된 구조이고, 상기 웨이브와셔(96)는 도 5와 같이 소재의 단면두께(t)는 동일하면서 축방향의 높이(H)가 단면두께(t)보다 큰 치수를 갖도록 원주방향을 따라 웨이브모양으로 형성된 것이다.

상기 와셔커버(97)는 감속기 하우징(80)에 나사방식으로 조립되어서 회전방향에 따라 입력축 방향(M1) 및 출력축 방향(M2)으로 이동가능하게 설치된 것으로, 이를 위해 감속기 하우징(80)의 일단의 내경부에는 나사산이 형성되고, 와셔커버(97)의 외주면에는 감속기 하우징(80)의 나사산과 나사 결합되는 나사부가 형성됨이 바람직할 것이다.

이상 설명한 바와 같이 본 발명에 따른 감속기는, 3단의 유성기어세트(50,60,70)를 이용한 구성으로 입력토크 대비 높은 출력토크 및 고감속비의 구현이 가능하고, 이를 통해 효율성과 응답성이 높은 감속기의 구현이 가능하게 됨으로써 차량 선회시에 발생하는 롤 하중을 효과적으로 제어할 수 있는 장점이 있다.

또한, 본 발명은 3단의 유성기어세트(50,60,70)를 이용해서 감속기를 구현함에 있어서 1단 캐리어(C1)와 2단 선기어(S2)가 직결되고, 2단 캐리어(C2)와 3단 선기어(S3)가 직결되게 구성함에 따라 전체적인 감속기는 1단 유성기어세트(50)에서 3단 유성기어세트(70)까지 동축상으로 직결된 구조를 갖게 됨으로써 스태빌라이저 바의 길이방향을 따라 컴팩트한 크기로 구성할 수 있는 장점이 있다.

또한, 1단 캐리어(C1)와 2단 캐리어(C2)는 각각 1단 유성기어세트(50)와 2단 유성기어세트(60)의 출력축의 역할을 함과 더불어 2단 유성기어세트(60) 및 3단 유성기어세트(70)의 입력축의 역할을 동시에 수행하는 것으로, 이를 통해 부품수 감축과 중량감소 및 원가절감을 도모할 수 있고, 더 나아가 감속기 전체의 사이즈를 축소할 수 있는 장점이 있다.

또한, 본 발명의 감속기는 1단 유성기어세트(50)와 2단 유성기어세트(60) 및 3단 유성기어세트(70)의 전체적인 외곽 사이즈(D1)가 동일한 크기로 형성됨에 따라 감속기 전체의 사이즈가 컴팩트한 장점이 있고, 특히 1단 유성기어세트(50)에서 3단 유성기어세트(70)로 갈수록 기어모듈 값이 커지도록 구성됨에 따라 3단 유성기어세트(70)를 구성하는 기어 치의 강도 및 내구성의 향상을 도모하고 이를 통해 감속기 성능의 향상을 도모할 수 있는 장점도 있다.

또한, 본 발명의 감속기는 1단 링기어(R1)와 2단 링기어(R2) 및 3단 링기어(R3)가 감속기 하우징(80)의 내경에 일체로 형성됨에 따라 부품수 감축과 중량감소 및 원가절감을 도모할 수 있으면서 조립에 따른 공정수를 줄일 수 있는 장점도 있다.

또한, 본 발명에 따른 감속기는 1단 링기어(R1)와 2단 링기어(R2) 및 3단 링기어(R3)의 각 내경(d1,d2,d3)이 1단에서 3단으로 갈수록 크게 형성된 구조로, 이를 통해 감속기 하우징(80)속으로 각 단의 유성기어세트(50,60,70)를 삽입시켜서 조립할 때에 조립의 편의성이 향상되는 장점이 있다.

또한, 본 발명은 모터(30)와 연결된 1단 유성기어세트(50)의 기어들을 헬리컬기어로 구성함에 따라 물림량의 증대를 통해 3단 유성기어세트(70)쪽으로 큰 힘의 동력전달이 가능하게 됨으로써 높은 출력토크를 구현할 수 있게 되고, 소음과 진동의 최소화를 도모할 수 있는 장점이 있다.

또한, 2단 유성기어세트(60) 및 3단 유성기어세트(70)를 구성하는 기어들을 평기어로 구성함에 따라 강도 및 내구성의 증대를 이룩할 수 있는 장점이 있다.

또한, 본 발명은 유성기어세트에서 인접한 캐리어들 사이에는 추력에 대해 충분한 지지력을 가지면서 감속기 사이즈의 축소를 도모할 수 있는 스러스트베어링(91,92,98)을 설치하고, 추력 및 회전에 대한 지지가 필요한 부위에는 볼베어링(93,94)을 설치한 구조로, 이를 통해 소음과 진동의 감소 및 감속기의 효율성 증대와 내구성 향상을 도모할 수 있는 장점이 있다.

또한, 본 발명은 웨이브와셔(96)와 와셔커버(97)를 이용해서 출력축 방향으로 최외측에 위치한 베어링을 가압함에 따라 감속기 전체의 축방향 클리어런스의 조절이 가능하고, 이를 통해 감속기의 내구성 향상 및 성능 향상을 도모할 수 있는 장점이 있다.

본 발명은 특정한 실시예에 관련하여 도시하고 설명하였지만, 이하의 특허청구범위에 의해 제공되는 본 발명의 기술적 사상을 벗어나지 않는 한도 내에서, 본 발명이 다양하게 개량 및 변화될 수 있다는 것은 당업계에서 통상의 지식을 가진 자에게 있어서 자명할 것이다.

1 - 일측의 스태빌라이저 2 - 타측의 스태빌라이저
10 - 감속기 20 - 제어기
30 - 모터 31 - 모터케이스
32 - 모터축 50 - 1단 유성기어세트
60 - 2단 유성기어세트 70 - 3단 유성기어세트
80 - 감속기 하우징 91 - 제1스러스트베어링
92,98 - 제2스러스트베어링 93 - 제1볼베어링
94 - 제2볼베어링 95 - 스냅링
96 - 웨이브와셔 97 - 와셔커버
S1 - 1단 선기어 P1 - 1단 유성기어
C1 - 1단 캐리어 R1 - 1단 링기어
S2 - 2단 선기어 P2 - 2단 유성기어
C2 - 2단 캐리어 R2 - 2단 링기어
S3 - 3단 선기어 P3 - 3단 유성기어
C3 - 3단 캐리어 R3 - 3단 링기어

Claims (7)

1단 유성기어세트와 2단 유성기어세트 및 3단 유성기어세트가 동축상으로 직결되게 구성되면서 1단 링기어와 2단 링기어 및 3단 링기어가 상호 회전이 구속되고;
일측의 스태빌라이저 바는 모터의 케이스와 연결되면서 타측의 스태빌라이저 바는 출력축이 되는 3단 캐리어와 연결되고;
모터축은 입력축이 되면서 1단 선기어와 연결되고, 1단 캐리어는 2단 선기어와 연결되고, 2단 캐리어는 3단 선기어와 연결되도록 구성되며;
상기 1단 유성기어세트를 구성하는 기어들은 헬리컬기어로 구성되고;
상기 2단 유성기어세트와 3단 유성기어세트를 구성하는 기어들은 평기어로 구성된 차량의 액티브 스태빌라이저 시스템용 감속기.

청구항 1에 있어서,
상기 헬리컬기어로 형성된 1단 링기어 및 평기어로 형성된 2단 링기어와 3단 링기어는 감속기 하우징의 내경에 일체로 형성되고;
상기 1단 링기어에는 헬리컬기어로 형성된 1단 선기어와 1단 유성기어 및 1단 캐리어의 조립체가 결합되어서 1단 유성기어세트를 이루고;
상기 2단 링기어와 3단 링기어에는 각각 평기어로 형성된 2단 선기어와 2단 유성기어와 2단 캐리어의 조립체 및 3단 선기어와 3단 유성기어와 3단 캐리어의 조립체가 결합되어서 2단 유성기어세트와 3단 유성기어세트를 이루는 것을 특징으로 하는 차량의 액티브 스태빌라이저 시스템용 감속기.

청구항 2에 있어서,
상기 1단 캐리어와 2단 캐리어사이에 설치되어서 1단 캐리어의 추력에 의한 2단 캐리어와의 마찰력을 감소시키는 제1스러스트베어링;
상기 2단 캐리어와 3단 캐리어사이에 설치되어서 2단 캐리어의 추력에 의한 3단 캐리어와의 마찰력을 감소시키는 제2스러스트베어링;
상기 1단 캐리어에 내륜이 조립되고 감속기 하우징에 외륜이 조립된 것으로 1단 캐리어의 회전방향 지지 및 입력축 방향으로의 추력을 지지하는 제1볼베어링; 및
상기 3단 캐리어에 내륜이 조립되고 감속기 하우징에 외륜이 조립된 것으로 3단 캐리어의 회전방향 지지 및 출력축 방향으로의 추력을 지지하는 제2볼베어링;을 포함하는 것을 특징으로 하는 차량의 액티브 스태빌라이저 시스템용 감속기.

청구항 2에 있어서,
상기 1단 캐리어와 2단 캐리어사이에 설치되어서 1단 캐리어의 추력에 의한 2단 캐리어와의 마찰력을 감소시키는 제1스러스트베어링;
상기 3단 선기어와 3단 캐리어사이에 설치되어서 3단 선기어의 추력에 의한 3단 캐리어와의 마찰력을 감소시키는 제2스러스트베어링;
상기 1단 캐리어에 내륜이 조립되고 감속기 하우징에 외륜이 조립된 것으로 1단 캐리어의 회전방향 지지 및 입력축 방향으로의 추력을 지지하는 제1볼베어링; 및
상기 3단 캐리어에 내륜이 조립되고 감속기 하우징에 외륜이 조립된 것으로 3단 캐리어의 회전방향 지지 및 출력축 방향으로의 추력을 지지하는 제2볼베어링;을 포함하는 것을 특징으로 하는 차량의 액티브 스태빌라이저 시스템용 감속기.

청구항 3 또는 청구항 4에 있어서,
상기 3단 캐리어에 고정되고 제2볼베어링의 일측면을 지지해서 제2볼베어링의 이탈을 방지하는 스냅링;을 더 포함하는 것을 특징으로 하는 차량의 액티브 스태빌라이저 시스템용 감속기.

청구항 3 또는 청구항 4에 있어서,
상기 제2볼베어링의 외륜의 일측면에 지지되도록 설치된 웨이브와셔; 및
상기 감속기 하우징에 조립되면서 웨이브와셔에 예압을 가하는 것으로 예압을 통해 웨이브와셔의 폭을 조절함에 따라 감속기 전체의 축방향 클리어런스를 조절하는 와셔커버;를 더 포함하는 것을 특징으로 하는 차량의 액티브 스태빌라이저 시스템용 감속기.

청구항 6에 있어서,
상기 와셔커버는 감속기 하우징에 나사방식으로 조립되어서 회전방향에 따라 입력축 방향 및 출력축 방향으로 이동가능하게 설치된 것을 특징으로 하는 차량의 액티브 스태빌라이저 시스템용 감속기.

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