KR20170134602A - 기어 트레인용 기어 - Google Patents

Abstract

본 발명은 기어 트레인용 기어(8)에 관한 것으로, 기어(8)는 축 방향으로 서로 이웃하는 2개의 스퍼 기어(11)로 분할되고, 원환 세그먼트 형상의 토션 스프링(14)을 구비하며, 원주측에서 서로 마주 놓인 토션 스프링의 스프링 단부들(20) 사이에 슬롯(18)이 형성되고, 이 슬롯 내부에 상기 두 스퍼 기어(11) 중 각각 하나에 할당된 2개의 캠(17)이 맞물리며, 2개의 캠 중 하나의 캠(17)은 2개의 스프링 단부(20) 중 하나에 할당되고, 또 다른 캠(17)은 다른 스프링 단부(20)에 할당되며, 이 경우 2개의 캠(17)은 축 방향으로 적어도 실질적으로 겹치지 않게 배치된다.

Description

기어 트레인용 기어

본 발명은 기어 트레인용 기어, 특히 유성 기어 트레인용 기어에 관한 것이다.

WO03/056141A1호에는, 청구항 1의 전제부의 특징들에 따른 기어가 공지되어 있다. 축 방향으로 서로 이웃하는 2개의 스퍼 기어로 분할된 기어는 원환 세그먼트 형상의 토션 스프링을 구비하며, 원주측에서 서로 마주 놓인 토션 스프링의 스프링 단부들 사이에 슬롯이 형성되어 있고, 이 슬롯 내부에 2개의 스퍼 기어 중 각각 하나에 할당된 2개의 캠이 맞물리며, 2개의 캠 중 하나의 캠은 2개의 스프링 단부 중 하나에 할당되어 있고, 또 다른 캠은 다른 스프링 단부에 할당되어 있다. 기어가 트레인 내에 장착되어 있으면, 2개의 스퍼 기어는 결합되어 있는 기어와 유격 없이 맞물리게 된다. 2개의 스퍼 기어가 모두 회전 위치에 장착된 경우에는, 원주측에서 연속으로 배치된 캠들이 원주 방향으로 서로 오프셋됨으로써, 캠들이 슬롯을 확장시키면서 토션 스프링의 스프링 단부들이 벌어지도록 스프링 단부들에 압력을 가하게 된다. 토션 스프링의 초기 응력 및 강성은 상기와 같은 기어 트레인의 원활한 작동을 위해 중요하다. 큰 초기 응력 및 큰 강성이 요구되면, 상응하게 큰 토션 스프링이 제공되어 초기 응력을 받게 된다. 다수의 용례에서, 토션 스프링을 위해 제공될 수 있는 설치 공간이 매우 제한적이므로, 확장은 제한적으로만 가능하다.

본 발명의 과제는, 초기 응력의 개선을 가능하게 하는, 청구항 1의 전제부의 특징들에 따른 기어를 제공하는 것이다.

본 발명에 따라, 상기 과제는 청구항 1에 따른 기어에 의해서 해결된다. 바람직한 개선예들은 종속 청구항들에 명시되어 있다.

본 발명에 따른 기어 트레인용 기어, 특히 유성 기어 트레인용 기어는 축 방향으로 서로 이웃하는 2개의 스퍼 기어로 분할된다. 이와 같은 기어는 예를 들어 유성 기어 트레인용 유성 기어로서 형성된다. 2개의 스퍼 기어의 톱니들은 하나의 카운터 기어과, 예를 들면 전술된 유성 기어 트레인의 링 기어(ring gear)와 맞물릴 수 있고, 2개 스퍼 기어의 각각 하나의 톱니는 카운터 기어의 하나의 공통 톱니 홈 내에 결합되며, 이 경우 일 스퍼 기어의 일 톱니는 톱니 홈을 제한하는 카운터 기어의 일 톱니에 접할 수 있고, 또 다른 스퍼 기어의 다른 톱니는 톱니 홈을 제한하는 카운터 기어의 다른 톱니에 접할 수 있다.

또한, 본 발명에 따라, 원환 세그먼트 형상의 토션 스프링이 제공되며, 원주측에서 서로 마주 놓인 토션 스프링의 스프링 단부들 사이에 슬롯이 형성되고, 이 슬롯 내부에 2개의 스퍼 기어 중 각각 하나에 할당된 2개의 캠이 맞물리며, 2개의 캠 중 하나의 캠은 2개의 스프링 단부 중 하나에 할당되고, 또 다른 캠은 다른 스프링 단부에 할당된다.

본 발명에 따라 2개의 캠이 축 방향으로 적어도 실질적으로 겹치지 않게 배치됨으로써, 이하에서 설명되는 장점들이 나타난다. 토션 스프링이 응력을 받지 않으면, 다시 말해 슬롯의 크기가 최소이면, 2개의 캠은 축 방향으로 적어도 실질적으로 겹치지 않는 배열로 인해 축을 따라 연속해서 배치될 수 있고, 응력을 받지 않는 토션 스프링의 슬롯 내에 결합될 수 있다. 슬롯의 크기가 더 작을수록, 토션 스프링은 그만큼 더 강성일 수 있다. 또 다른 장점은, 하중을 받는 상태에서는 토션 스프링의 반경 방향 이동이 감소하는 점에서 드러날 수 있다. 슬롯의 크기가 더 작을수록, 토션 스프링이 반경 방향으로 이동하려는 경향이 더 작다. 다른 말로 표현하자면, 본 발명은 슬롯을 제한하는 양측 스프링 단부 사이에서 가급적 작은 개방각(opening angle)을 가능하게 한다.

그에 비해, 초기 응력을 받은 공지된 기어는 캠들의 축 방향 중첩 및 2개의 캠이 원주측에서 연속으로 배치되는 배열 상태를 야기한다. 그 결과, 이와 같은 공지된 연속 배열 상태는, 토션 스프링이 2개의 스퍼 기어 사이에 무응력 상태로 장착될 수 있도록 하기 위하여, 토션 스프링이 하중을 받지 않는 상태에서 이미 큰 슬롯을 필요로 한다.

이제 2개의 스퍼 기어가 서로 상대 회전하면, 2개의 캠이 슬롯을 확장시키면서 스프링 단부들이 벌어지도록 스프링 단부들에 압력을 가한다. 크기가 동일한 토션 스프링들은 본 발명에 따른 배열 상태에서 더 작은 슬롯으로 인해 공지된 배열 상태에 비해 개선된 강성을 가질 수 있다.

본 발명의 범주에서 "실질적으로 겹치지 않게"라는 표현이 의미하는 바는, 예를 들어 2개의 캠이 서로를 향하는 자신들의 자유 단부에 축 방향으로 서로 맞물리는 단 또는 스토퍼(stopper)를 구비할 수 있다는 것이다. 이들 단은, 2개 스퍼 기어의 일 회전 방향에서 형상 결합 방식으로 상호 충돌하며, 즉, 상기 회전 방향에서는 비틀림 회전이 불가능한 특성을 가질 수 있다. 상기 충돌 위치에서는, 2개의 캠이 원활하게 축 방향으로 연속해서 놓이도록, 즉, 동일 평면에 배치될 수 있다. 반대 회전 방향에서는, 원하는 토션 스프링 초기 응력을 설정하기 위하여, 스퍼 기어의 비틀림 회전이 가능하다.

또는, 캠들을 축 방향으로 완전히 겹치지 않게 배치하는 것이 유리할 수 있다. 이는, 원하는 토션 스프링 초기 응력을 설정하기 위하여, 양쪽 회전 방향으로 2개 스퍼 기어의 비틀림 회전이 가능할 수 있음을 의미한다.

조립 목적을 위해, 2개의 스퍼 기어는, 2개의 캠이 연속으로 배치되어 있는, 다시 말해 2개의 캠이 원주측 오프셋 없이 배치되어 있는 회전 위치로 이동될 수 있다. 이 위치에서 캠들은 원주 방향으로 최소로 가능한 공간을 필요로 하고, 상기 회전 위치에서는 토션 스프링이 무응력 상태로 배치될 수 있으며, 이 경우 2개의 캠이 토션 스프링의 슬롯 내부에 맞물린다.

캠들은 바람직하게 원주측 연장부를 각각 하나씩 구비하며, 이 연장부는 토션 스프링의 슬롯의 원주측 연장부보다 작다. 이러한 방식으로, 토션 스프링이 2개 스퍼 기어 사이에 탄성적인 휨 없이 조립될 수 있다.

토션 스프링의 원활한 정렬은, 스퍼 기어들이 서로를 향하는 자신들의 단부면에 토션 스프링을 축 방향으로 지지하기 위한 지지면을 가짐으로써 가능해질 수 있다. 관련 스퍼 기어의 지지면과 캠의 자유 캠 단부 사이에 있는 개별 캠의 축 방향 연장부는 토션 스프링의 축 방향 연장부보다 더 작다. 2개의 캠은 스퍼 기어의 지지면과 자유 캠 단부 사이에 공동으로 하나의 축 방향 연장부를 가지며, 이 연장부는 토션 스프링의 축 방향 연장부보다 작다. 토션 스프링이 축 방향으로 2개의 스퍼 기어 사이에 유격 없이 배치되어 있으면, 2개의 캠 사이에 축 방향 간격이 형성될 수 있으며, 다시 말해 캠들이 서로 접촉하지 않는다.

토션 스프링은, 기어의 회전축 둘레에 원호 형상으로 배치되어 있는 대략 직사각형의 횡단면 프로파일을 가질 수 있으며, 이 경우 토션 스프링은 평평하게 형성될 수 있다.

바람직하게, 2개의 스퍼 기어는 하나의 공통 베어링 볼트 상에 배치될 수 있으며, 이 경우 2개 스퍼 기어 중 하나 이상의 스퍼 기어가 베어링 볼트 상에 회전 가능하게 배치된다. 2개의 스퍼 기어는 동일한 구조로 구현될 수 있는데, 다시 말해 2개의 스퍼 기어는 베어링 볼트 상에 자유롭게 회전할 수 있도록 배치될 수 있다. 캠들은 관련 스퍼 기어와 일체형으로 연결될 수 있다.

강성을 개선하기 위한 또 다른 조치는, 2개의 스프링 단부에 형성된, 캠을 위한 접지면이 스프링 단부들의 반경 방향 외측에 놓인 단부에 배치하는 데 있으며, 이 경우 접지면은 스프링 단부들에 형성된 릴리스부에 의해 반경 방향 내측으로 제한된다. 힘 작용점이 반경 방향으로 더 외측에 놓일수록, 스프링은 지렛대 비율에 따라 그만큼 더 강성으로 작용한다. 릴리스는 반경 방향 외측으로 규정된 힘 작용점을 제공한다.

릴리스부를 형성하는 릴리스 면과 접지면은 바람직하게 서로 각을 형성하면서 배치되며, 이 경우 접지면의 반경 방향 연장부는, 원환 세그먼트 형상의 토션 스프링의 외경의 80% 이상 및 100% 이하를 차지하는 영역 내에 놓인다.

무하중 토션 스프링은 접지면과 함께 각각 하나의 평평한 면을 형성할 수 있으며, 이 평평한 면 안에 기어의 회전축이 놓여 있다. 이 경우, 원주 방향으로 최적의 힘 전달이 보장될 수 있다.

또한, 캠들은 자신들의 원주측 단부에 평평하게 형성된 캠 면들과 함께 각각 하나의 평면을 형성할 수 있으며, 이 평면 내에 기어의 회전축이 놓여 있다.

토션 스프링의 강성에 미치는 큰 영향은 상기 토션 스프링의 반경 방향 벽 두께이다. 이와 같은 이유에서, 가용 설치 공간을 최적으로 활용하는 것이 유리하다.

그렇기 때문에, 토션 스프링은 바람직하게 기어의 이뿌리원 직경(root circle diameter)과 크기가 같거나 그보다 더 큰 외경을 가질 수 있다. 최적으로 치수 설계된 토션 스프링은 대략 기어와 맞물리는 카운터 기어의 이끝원 직경(tip circle diameter)까지 이를 수 있다. 이 경우, 주어진 내경 및 주어진 토션 스프링의 축 방향 두께에서 구조적으로 최대 강성에 도달했다. 내경은 대략, 2개의 스퍼 기어가 배치되어 있는 베어링 볼트의 외경까지 이를 수 있다.

토션 스프링의 초기 응력은, 기어 트레인 내에서 하중 방향이 바뀔 때 펄스의 영향을 가급적 적게 유지할 수 있도록, 충분히 크게 설정된다. 하중 변화 하에서는 먼저, 하중 변화 전에 릴리스되는 일 스퍼 기어의 이뿌리면(tooth flank)이, 맞물려 있는 카운터 기어의 관련 톱니에 충돌할 때까지, 2개 스퍼 기어의 약간의 상대 회전이 실시된다. 추가적인 힘 전달은 이제 2개 스퍼 기어에 걸쳐 균일하게 수행된다. 전술한 충돌은 본 발명에 따라 초기 응력이 충분히 큰 경우에는 무시할 수 있을 정도의 소음만을 발생시킨다.

본 발명은, 롤 스태빌라이저(roll stabilizer)의 유성 기어 트레인에 사용하기에 특히 적합하다. 자동차용 롤 스태빌라이저는 곡선주로 통과 시 차체를 안정화시키고, 차량의 롤링(rolling)을 감소시킨다.

상기 유형의 다중 트랙 자동차용 롤 스태빌라이저는 능동 스태빌라이저로서 구현될 수 있고, 분할된 토션 바(torsion bar)를 구비할 수 있으며, 서로를 향하는 토션 바의 단부들 사이에 비틀림 모멘트(torsional moment)를 전달하기 위한 액추에이터가 배치되어 있다. 이 액추에이터는 일측 토션 바 부분과 연결된 하우징을 구비하며, 이 하우징 내에는 모터 및 이 모터에 연결된 유성 기어 트레인이 배치되어 있고, 이 유성 기어 트레인의 기어 출력부는 타측 토션 바 부분과 연결되어 있으며, 이 경우 유성 기어 트레인의 유성 기어들은 하우징과 일체로 회전하도록 고정 연결된 링 기어와 맞물린다.

상기 유형의 능동 스태빌라이저에서는, 작동 중에 구조음(structure-borne sound)을 통해 객실 내부까지 전달되는 방해성 래틀링 노이즈(rattling noise)가 관찰되었다. 본 발명은, 본 발명에 따른 기어들을 액추에이터의 유성 기어 트레인 내에서 유성 기어들로 사용함으로써, 방해성 래틀링 노이즈의 문제점을 해결한다. 본 발명에 따른 기어는 링 기어 및 선기어와도 유격 없이 결합될 수 있으며, 이 경우 전체 유성 기어를 본 발명에 따른 기어로 형성하는 것이 바람직할 수 있다. 또는 용례에 따라 단 하나의 또는 몇몇 유성 기어가 본 발명에 따른 기어에 의해 형성되는 것으로 충분할 수 있다. 유성 기어 트레인이 복수의 유성 기어 단을 갖는 경우, 단 하나의 단에 본 발명에 따른 기어를 설치하는 것으로 충분할 수 있다. 또는, 경우에 따라 모든 유성 단의 전체 유성 기어에 본 발명에 따른 기어를 설치하는 것이 필요할 수 있다.

본 발명은, 총 13개의 도면에 기술된 실시예를 참조하여 이하에서 더 상세하게 설명된다.
도 1은 능동형 롤 스태빌라이저를 도시한 도이다.
도 2는 도 1에 도시된 능동형 롤 스태빌라이저의 유성 기어 단을 도시한 도이다.
도 3은 도 2에 도시된 유성 기어 단의 횡단면도이다.
도 4는 도 2에 도시된 유성 기어 단의 부분 종단면도이다.
도 5는 도 4에 도시된 것과 같은, 유성 기어로서의 본 발명에 따른 기어를 도시한 도이다.
도 6은 도 5에 도시된 기어의 사시도이다.
도 7은 도 5에 도시된 기어의 분해도이다.
도 8은 도 5에 도시된 기어의 사시 단면도이다.
도 9는 도 8에서와 같은 기어의 분해도이다.
도 10은 도 5의 선 X-X를 따라 절단한 단면도이다.
도 11은 도 5에 도시된 기어의 토션 스프링을 도시한 도이다.
도 12는 도 11에 도시된 토션 스프링의 사시도이다.
도 13은 비틀림 회전각에 대한 기어의 초기 응력 토크가 기재된 그래프이다.

도 1은, 2개의 토션 바 부분(1, 2)으로 분할된 토션 바(3) 및 2개의 토션 바 부분(1, 2) 사이에서 작용하도록 배치된 액추에이터(4)를 구비한, 다중 트랙 자동차용의 능동형 롤 스태빌라이저를 보여준다. 상기 능동형 롤 스태빌라이저는 차량 종축에 대해 횡방향으로 배치되며, 상기 능동형 롤 스태빌라이저의 자유 단부들은 도면에 도시되어 있지 않은 기어휠 캐리어에 연결되어 있다. 액추에이터(4)는 중공 실린더 형상의 하우징(5)을 구비하고, 이 하우징 내에는 도면에 도시되어 있지 않은 전기 구동 장치 및 상기 전기 구동 장치에 연결된 (상세하게 도시되지 않은) 유성 기어 트레인이 설치되어 있다. 하우징(5)은 토션 바 부분(2)과 일체로 회전하도록 고정 연결되어 있다. 도면에 도시되어 있지 않은 유성 기어 트레인의 출력 샤프트는 토션 바 부분(1)과 일체로 회전하도록 고정 연결되어 있다. 액추에이터의 작동 중에는, 2개의 토션 바 부분(1, 2)이 서로에 대해 회전하고, 비틀림 모멘트가 발생한다.

도 2는, 상기 유성 기어 트레인의 유성 기어 단(6)을 보여준다. 유성 기어 캐리어(7)는 둘레에 걸쳐 분포 배치된, 본 발명에 따른 4개의 기어(8)를 지지하며, 이들 기어는 이하에서 더 상세하게 기술되고 본 실시예에서는 예를 들어 유성 기어(9)로서 사용된다. 본 발명에 따른 기어(8)의 추가 설명은 상기 유성 기어(9)를 참조해서 이루어진다.

도 3은, 하우징(5) 내에 설치된 유성 기어 단(6)의 단면도를 보여준다. 유성 기어(9)의 톱니들(23)은, 본 실시예에서 유성 기어 트레인의 링 기어(10)로서 형성되어 하우징(5)과 일체로 회전하도록 고정 연결된 카운터 기어(26)의 톱니들(24)과 맞물린다.

도 4는, 유성 기어(9)의 종단면도를 보여준다. 유성 기어(9)은, 축 방향으로 이웃하고 본 실시예에서 구조적으로 동일한 2개의 스퍼 기어(11)를 구비한다. 2개의 스퍼 기어(11)는, 유성 기어 캐리어(7) 상에 고정되어 있는 베어링 볼트(12) 상에 회전할 수 있도록 배치되어 있다. 기어가 비대칭일 수 있기 때문에, 하나의 반부는 더 가늘게 구현되어 있다. 캠들 자체도 원주 방향으로뿐만 아니라 자신의 축 방향 전체 길이에서도 비대칭으로도 구현될 수 있다.

도 5는, 유성 기어(8) 및 그 세부 사항을 보여준다. 스퍼 기어(11)는 외부 둘레에 링 기어와 결합하기 위한 그리고 선기어와 결합하기 위한 톱니(13)를 구비한다. 2개의 스퍼 기어(11) 사이에는, 이하에서 상세하게 기술되는 원환 세그먼트 형상의 토션 스프링(14)이 배치되어 있다. 2개의 스퍼 기어(11)에는, 베어링 볼트 상에 회전 가능하게 지지하기 위한 평 베어링 부시(15)(plain bearing bush))가 제공되어 있다. 서로 떨어져서 마주하는 스퍼 기어(11)의 2개의 단부면에는 스러스트 와셔(16)(thrust washer)가 각각 하나씩 고정되어 있다. 2개의 스퍼 기어(11)의 축 방향으로 서로 이웃하는 2개의 톱니(13)는 공동으로 유성 기어(9)의 톱니들 (23) 중 하나의 톱니를 형성한다.

본 발명에 따른 기어에서는 용례에 따라 스러스트 와셔가 생략될 수 있다.

또한 도 5로부터, 토션 스프링(14)이 본 도면에 도시되어 있지 않은 베어링 볼트의 외부 둘레까지 이르는 내경을 갖는다는 것을 알 수 있다. 토션 스프링의 외경은 거의 링 기어의 이끝원 직경까지 이르나, 링 기어의 톱니와 충돌하지는 않는다.

도 6은, 톱니들(13)이 오프셋되어 배치되어 있는 회전 위치에서 2개의 스퍼 기어(11)를 보여준다. 2개 스퍼 기어(11) 간의 초기 비틀림 회전(φi)을 명확하게 알 수 있다. 도시된 회전 위치에서는 아직 초기 응력이 토션 스프링(14)에 제공되지 않지만, 2개 스퍼 기어(11)의 톱니들(13)이 동일 평면에 놓여 있는 회전 위치의 방향으로 2개 스퍼 기어(11)가 더 회전하는 경우에는, 톱니들(13)이 축 방향으로 동일 평면에 놓여 있는 경우의 최대 토크(Tmax)에 이를 때까지 토션 스프링의 하중이 증가하면서 토크의 증가가 이루어진다.

도 7은, 유성 기어(9)의 세부 사항을 명확하게 보여준다. 본 실시예에서는, 스퍼 기어(11)의 서로를 향하는 단부면에 축 방향으로 초기 응력을 받는 캠(17)이 각각 제공되어 있고, 이 캠이 관련 스퍼 기어(11)와 일체형으로 연결되어 있다는 것을 명확하게 알 수 있다. 원주측에서 서로 마주 놓인 단부들 사이에 슬롯(18)이 형성되어 있는 토션 스프링(14)을 명확하게 볼 수 있으며, 상기 슬롯 내부에 2개의 캠(17)이 맞물린다. 2개 스퍼 기어의 서로를 향하는 단부면은 토션 스프링(14)을 축 방향으로 지지하기 위한 지지면(19)을 구비한다.

도 8 및 도 9는, 캠(17)이 토션 스프링(14)의 슬롯(18) 내부에 결합되어 있는 상태를 명확하게 보여준다. 특히 도 8은, 2개의 캠(17)이 관련 스퍼 기어(11)의 지지면(19)과 상기 캠(17)의 자유 캠 단부 사이에 공동으로 축 방향 연장부를 가지며, 상기 연장부가 토션 스프링(14)의 축 방향 연장부보다 작다는 것을 명확하게 보여준다. 토션 스프링(14)이 2개의 스퍼 기어(11) 사이에 축 방향으로 유격 없이 배치되어 있을 때, 2개의 캠(17) 사이에 축 방향 간격이 형성되고, 다시 말해 캠들(17)이 서로 접촉하지 않는다.

도 9는, 토션 스프링(14)이 대략 직사각형의 횡단면 프로파일을 갖고, 이 횡단면 프로파일이 유성 기어(9)의 회전축 둘레에 원호 형태로 배치되어 있음을 명확하게 보여주며, 이 경우 토션 스프링(14)은 평평하게 형성되어 있다. 토션 스프링(14)의 스프링 단부들(20)은, 서로를 향하는 캠(17)용 접지면들(21)을 갖는다. 이들 접지면(21)의 축 방향 연장부는 토션 스프링(14)의 축 방향 두께에 상응한다.

2개의 접지면(21)은 축 방향으로 각각 2개의 캠(17)과 중첩된다. 2개의 캠(17)은 토션 스프링(14)의 조립을 위해 실질적으로 축 방향으로 동일 평면에 놓이도록 배치되어 있다. 캠의 형상에 따라, 토션 스프링(14)의 초기 응력이 두 가지 회전 방향으로 설정될 수 있다. 2개의 캠(17)의 원주 방향으로의 연장부는 하중을 받지 않는 토션 스프링(14)의 슬롯(18)의 연장부보다 약간 더 작다. 그 결과, 유성 기어(9)의 조립이 간단해진다. 슬롯 내에서 2개의 캠(17)의 원주 유격은, 스퍼 기어(11)가 자신의 절반 피치보다 작은 각도만큼 서로에 대해 상대 회전할 수 있도록 치수 설계된다.

도 8에서는, 참조부호 "A" 및 "B"에 의해, 토션 스프링(14)이 초기 응력을 받은 상태에서는 토션 스프링(14)과 2개의 캠(17) 사이에 어떤 접촉이 나타나는지가 지시되어 있다. 스프링 단부들(20)에 형성된 2개의 접지면(21)에는 대각으로 하중이 가해지며, 이 경우 "A"에서 일측 캠(17)이 접하고, "B"에서 타측 캠(17)이 접한다.

도 10은, 유성 기어(9)의 단면을 보여준다. 본 도면에서는, 캠(17)과 토션 스프링(14) 사이에서의 힘 전달("F")이 토션 스프링(14)의 반경 방향 외측에 놓여 있는 섹션에서 이루어진다는 것을 알 수 있다. 힘 전달("F")이 반경 방향 외측으로 더 수행될수록, 토션 스프링(14)은 그만큼 더 강성으로 작용하고, 하중 변화 시 발생하는 방해성 래틀링 노이즈의 감소에 미치는 토션 스프링(14)의 영향도 그만큼 더 유리해진다. 변형된 상태에서는 토션 스프링(14)이 더 이상 이상적인 원형의 형태가 아니기 때문에, 접촉점이 반경 방향 외측으로 이동하게 되며, 이는 토션 스프링의 강성에 이롭다.

도 11은, 토션 스프링(14)의 2개 접지면(21) 간의 개방각(α)을 보여준다. 개방각(α)을 포함하는 접지면(21)은, 기어(8)의 회전축을 포함하는 평면 내에 놓여 있음을 인지할 수 있다. 접지면(21)의 이러한 위치에서는, 가급적 적은 반경 방향 힘 성분에 의해 가급적 큰 힘이 원주 방향으로 전달될 수 있다.

접지면(21)은, 스프링 단부(20)에서 반경 방향 외측으로 최대한 멀리 떨어진 영역에서 반경 방향으로 연장되는 높이(h)에 걸쳐 연장된다. 본 실시예에서, 상기 영역은, 토션 스프링(14)의 외경의 80% 내지 100%를 차지하는 섹션 내에 놓여 있다. 힘 작용부가 유성 기어(9)의 회전축으로부터 반경 방향으로 더 멀수록, 토션 스프링(14)은 그만큼 더 원활하게 토크를 전달할 수 있다.

도 12는 토션 스프링의 사시도를 보여준다.

본 발명에 따른 기어를 유성 기어로서 유성 기어 트레인 내부에 설치하는 것과, 본 발명에 따른 기어의 작용 방식에 대해서는, 2개 스퍼 기어(11) 간의 비틀림 회전각("φ")에 대해 토션 스프링(14)의 모멘트 하중("M")이 기입되어 있는 도 13을 참조한다.

2개 스퍼 기어(11)의 초기 비틀림 회전(φi)(도 6)은, 이들 스퍼 기어가 링 기어 및 선기어와 결합되기 전의 비틀림 회전각을 나타낸다. 유성 기어(9)이 유성 기어 캐리어(7)의 도움으로 선기어 및 링 기어와 결합되면, 스퍼 기어들(11)이 서로 조여지는데, 그 이유는 초기 비틀림 회전(φi)이 유성 기어과 링 기어/선기어 사이에 제공되는 치합 유격(φz)보다 크기 때문이다. 이제, 스퍼 기어들(11)은 초기 응력 각도(φv) 만큼 서로에 대해 회전되어 있다. 초기 응력 토크(Tini)가 설정된다. 이제 기어 트레인은 유격이 없다. 더 이용할 수 있는 경로는 치합 유격(φz)이다. 이제 기어 트레인에 토크가 제공되면, 이뿌리면들이 서로 상하로 겹쳐질 때까지, 스퍼 기어들이 서로에 대해 더 회전한다. 반면에, 토션 스프링은 최대 토크(Tmax)까지 하중을 받는다. 상기 에너지는 이제 스프링 내에 저장되고, 이뿌리면들이 상호 부딪칠 수 있게 하는 펄스를 감소시킨다. 이와 같은 효과는 스프링 강성과 스프링 경로의 적절한 매칭을 통해 달성된다. 스프링 경로는 치합 유격에 의해서 조정될 수 있다.

유성 기어(9)의 톱니들(23)이 링 기어(10)의 톱니 홈(25) 내에 맞물린다(도 3). 유성 기어 트레인이 하중을 받지 않는 상태에서는, 한 편으로는 일측 스퍼 기어(11)의 일 톱니(13)가 초기 응력 하에서 톱니 홈(25)을 제한하는 링 기어(10)의 일 톱니(24)에 접하고, 다른 한 편으로는 타측 스퍼 기어(11)의 다른 톱니(13)가 톱니 홈(25)을 제한하는 링 기어(10)의 다른 톱니(24)에 접한다. 이제 작동 하중이 제공되면, 스퍼 기어(11)의 톱니들(13)이 축 방향으로 동일 평면에 놓이고 2개의 스퍼 기어(11)가 초기 응력 하에서 링 기어(10)의 공통 톱니(24)에 접할 때까지, 2개 스퍼 기어(11) 사이에서 작용하는 토크가 증가하면서 2개 스퍼 기어(11)의 비틀림 회전이 실시된다.

동일한 방식으로, 유성 기어들(9)이 선기어의 톱니 홈들 내에 맞물림으로써, 선기어와 유성 기어들의 유격 없는 결합이 보장된다.

1: 토션 바 부분
2: 토션 바 부분
3: 토션 바
4: 액추에이터
5: 하우징
6: 유성 기어 단
7: 유성 기어 캐리어
8: 기어
9: 유성 기어
10: 링 기어
11: 스퍼 기어
12: 베어링 볼트
13: 톱니
14: 토션 스프링
15: 평 베어링 부시
16: 스러스트 와셔
17: 캠
18: 슬롯
19: 지지면
20: 스프링 단부
21: 접지면
22: 릴리스부
23: 톱니(유성 기어)
24: 톱니(링 기어)
25: 톱니 홈(링 기어)
26: 카운터 기어

Claims (15)

1. 원환 세그먼트 형상의 토션 스프링(14)을 구비하며, 축 방향으로 서로 이웃하는 2개의 스퍼 기어(11)로 분할된 기어 트레인용 기어(8)로서, 원주측에서 서로 마주 놓인 상기 토션 스프링의 스프링 단부들(20) 사이에 슬롯(18)이 형성되고, 상기 슬롯 내부에 2개의 스퍼 기어(11) 중 각각 하나에 할당된 2개의 캠(17)이 맞물리며, 2개의 캠 중 하나의 캠(17)은 2개의 스프링 단부(20) 중 하나에 할당되고, 또 다른 캠(17)은 다른 스프링 단부(20)에 할당되며, 상기 2개의 캠(17)은 축 방향으로 적어도 실질적으로 겹치지 않게 배치되는, 기어 트레인용 기어(8)에 있어서,
   토션 스프링(14)의 양측 스프링 단부(20)에 형성된, 캠(17)을 위한 접지면(21)이 상기 스프링 단부(20)의 반경 방향 외측에 놓인 단부에 배치되며, 상기 접지면(21)은 스프링 단부들(20)에 있는 릴리스부(22)에 의해 반경 방향 내측으로 제한되는 것을 특징으로 하는, 기어 트레인용 기어(8).
2. 제1항에 있어서, 토션 스프링(14)이 적어도 실질적으로 하중을 받지 않는 상태에서는 2개의 캠(17)이 축 방향으로 연속해서 배치되는, 기어 트레인용 기어(8).
3. 제2항에 있어서, 캠들(17)이 각각 원주측 연장부를 가지며, 상기 연장부는 토션 스프링(14)의 슬롯(18)의 원주측 연장부와 크기가 같거나 그보다 더 작은, 기어 트레인용 기어(8).
4. 제1항에 있어서, 스퍼 기어들(11)이 서로를 향하는 자신들의 단부면에 토션 스프링(14)을 축 방향으로 지지하기 위한 지지면(19)을 가지며, 관련 스퍼 기어(11)의 지지면(19)과 각각의 캠(17)의 자유 캠 단부 사이에 있는 상기 캠(17)의 축 방향 연장부가 토션 스프링(14)의 축 방향 연장부보다 더 작은, 기어 트레인용 기어(8).
5. 제4항에 있어서, 2개의 캠(17)이 스퍼 기어(11)의 지지면(19)과 자유 캠 단부 사이에 공동으로 하나의 축 방향 연장부를 가지며, 상기 연장부는 토션 스프링(14)의 축 방향 연장부보다 더 작은, 기어 트레인용 기어(8).
6. 제1항에 있어서, 토션 스프링(14)이 기어의 회전축 둘레에 원호 형상으로 배치된 대략 직사각형의 횡단면 프로파일을 가지며, 상기 토션 스프링(14)은 평평하게 형성되는, 기어 트레인용 기어(8).
7. 제1항에 있어서, 2개의 스퍼 기어(11)가 하나의 공통 베어링 볼트(12) 상에 배치되며, 2개 스퍼 기어(11) 중 하나 이상의 스퍼 기어가 상기 베어링 볼트(12) 상에 회전 가능하게 배치되는, 기어 트레인용 기어(8).
8. 제1항에 있어서, 2개의 스퍼 기어(11)는 구조적으로 동일하며, 2개의 캠(17)이 각각 관련 스퍼 기어(11)와 일체형으로 연결되는, 기어 트레인용 기어(8).
9. 제1항에 있어서, 접지면(21)이 반경 방향으로, 원환 세그먼트 형상의 토션 스프링(14)의 외경의 80% 이상 및 100% 이하를 차지하는 영역 내부에 놓이는, 기어 트레인용 기어(8).
10. 제9항에 있어서, 토션 스프링(14)이 접지면(21)에 의해 각각 하나의 평평한 면을 형성하며, 상기 평평한 면 내에 기어(8)의 회전축이 놓이는, 기어 트레인용 기어(8).
11. 제1항 내지 제10항 중 적어도 어느 한 항에 있어서, 토션 스프링(14)이 기어(8)의 이뿌리원 직경과 크기가 같거나 그보다 더 큰 외경을 갖는, 기어 트레인용 기어(8).
12. 제11항에 있어서, 토션 스프링(14)이 대략 기어(8)와 맞물리는 카운터 기어의 이끝원 직경까지 이르는 외경을 갖는, 기어 트레인용 기어(8).
13. 제7항, 및 제11항 내지 제12항 중 적어도 어느 한 항에 있어서, 토션 스프링(14)이 대략 베어링 볼트(12)의 외경까지 이르는 내경을 갖는, 기어 트레인용 기어(8).
14. 제10항에 있어서, 2개의 캠(17)이 자신들의 원주측 단부에 자신들의 캠 면들에 의해 각각 하나의 평면을 형성하고, 상기 평면 내에 기어(8)의 회전축이 놓이는, 기어 트레인용 기어(8).
15. 분할된 토션 바(3)를 가진 다중 트랙 자동차용 롤 스태빌라이저로서, 서로를 향하는 상기 토션 바의 단부들 사이에 비틀림 모멘트를 전달하기 위한 액추에이터(4)가 배치되며, 상기 액추에이터(4)가 일 토션 바 부분(1, 2)과 연결된 하우징(5)을 구비하고, 상기 하우징 내에 모터 및 상기 모터에 연결된 유성 기어 트레인이 배치되어 있으며, 상기 유성 기어 트레인의 기어 출력부가 또 다른 토션 바 부분(1, 2)과 연결되어 있고, 상기 유성 기어 트레인의 유성 기어들(9)이 하우징(5)과 일체로 회전하도록 고정 연결된 링 기어(10)와 맞물리는, 다중 트랙 자동차용 롤 스태빌라이저에 있어서,
    상기 유성 기어들(9) 중 하나 이상의 유성 기어가 제1항 내지 제14항 중 어느 한 항 또는 다수의 항에 따른 기어(8)로 형성되어, 링 기어(10)와 유격 없이 결합되는 것을 특징으로 하는, 다중 트랙 자동차용 롤 스태빌라이저.

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