KR20230140065A

KR20230140065A - 유니버설 구동 장치

Info

Publication number: KR20230140065A
Application number: KR1020220038691A
Authority: KR
Inventors: 박종술
Original assignee: 현대자동차주식회사; 기아 주식회사
Priority date: 2022-03-29
Filing date: 2022-03-29
Publication date: 2023-10-06
Also published as: US11571966B1; KR102674555B1

Abstract

본 발명은 회전 가능하게 설치된 선기어; 상기 선기어의 회전 평면과 평행한 회전 평면 상에서, 회전축이 상기 선기어의 회전축에 대해 상대운동 가능하도록 설치된 링기어; 상기 선기어와 링기어의 회전축들 사이의 상대운동을 허용하며, 상기 선기어와 링기어 사이에 지속적인 동력 전달 상태를 형성하도록 구성된 기어열; 상기 링기어에 치합되는 적어도 1개 이상의 밸런스기어를 포함하여 구성된다.

Description

유니버설 구동 장치{UNIVERSAL DRIVING DEVICE}

본 발명은 모터 등과 같은 회전 동력원으로부터 동력을 입력 받아 변속된 회전력을 출력하는 구동 장치에 관한 기술이다.

차량의 구동 장치는 엔진이나 모터 등과 같은 회전 동력원의 동력을 휠로 전달하여 차량의 구동이 이루어지도록 한다.

최근 모터를 직접 구동륜에 설치하는 인휠모터 방식의 구동장치 등이 제시되고 있으나, 인휠모터 구동장치는 모터의 내구성 문제, Unsprung Mass 증가에 따른 승차감 문제 등으로 널리 사용되지 못하고 있다.

상기 발명의 배경이 되는 기술로서 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.

KR

1020140062538

A

본 발명은 모터 등과 같은 회전 동력원으로부터 동력을 입력 받아 변속된 회전력을 출력하는 구동 장치로서, 차량에 적용되는 경우에는, 입력되는 동력을 적절히 감속하여 등판 주행 및 가속 주행 성능을 우수하게 확보할 수 있고, 모터 등과 같은 동력원을 가혹한 충격과 진동을 받는 휠로부터 분리하여 설치할 수 있어서, 동력원의 내구성을 향상시키고, 차량의 Unsprung Mass 저감으로 우수한 승차감을 확보할 수 있으며, 등속조인트 등을 사용하지 않고도 휠의 수직방향 움직임에 대응하여 동력원으로부터 연속적인 동력전달이 가능하고, 그에 따라 동력원과 휠 사이의 공간을 축소하여 궁극적으로 좌측휠과 우측휠 사이의 공간 활용성이 우수하게 확보될 수 있도록 하는 유니버설 구동 장치를 제공함에 그 목적이 있다.

상기한 바와 같은 목적을 달성하기 위한 본 발명 유니버설 구동 장치는,

회전 가능하게 설치된 선기어;

상기 선기어의 회전 평면과 평행한 회전 평면 상에서, 회전축이 상기 선기어의 회전축에 대해 상대운동 가능하도록 설치된 링기어;

상기 선기어와 링기어의 회전축들 사이의 상대운동을 허용하며, 상기 선기어와 링기어 사이에 지속적인 동력 전달 상태를 형성하도록 구성된 기어열;

상기 링기어에 치합되는 적어도 1개 이상의 밸런스기어;

를 포함하여 구성된 것을 특징으로 한다.

상기 기어열은 상기 선기어와 링기어의 회전축들 사이의 상대운동에 따라, 서로 연결된 각도가 변하는 복수의 링크를 통해 구비될 수 있다.

상기 복수의 링크는 상기 선기어의 회전축에 연결되는 제1링크와 상기 제1링크와 연결되는 제2링크로 이루어지며;

상기 제1링크와 제2링크의 연결부에는 상기 선기어와 동일한 잇수를 가지는 조인트피니언이 설치될 수 있다.

상기 제2링크에는 상기 링기어에 치합되는 파이널피니언이 구비되며;

상기 파이널피니언은 상기 선기어와 동일한 잇수를 가질 수 있다.

상기 파이널피니언은 상기 선기어로부터 상기 조인트피니언을 통하는 일련의 기어들에 의해 상기 링기어로 동력을 전달할 수 있도록 구성될 수 있다.

상기 기어열은 복수개가 구비될 수 있다.

상기 복수개의 기어열의 파이널피니언들의 회전축들 및 상기 밸런스기어의 회전축은 캐리어에 지지될 수 있다.

상기 제1링크와 제2링크에는 상기 선기어로부터 상기 링기어까지 동력을 전달할 수 있도록 하는 일련의 기어들의 회전축들이 설치될 수 있다.

상기 기어열을 구성하는 일련의 기어들 중, 상기 선기어로부터 짝수 번째에 위치하는 기어들은 상기 선기어의 잇수와 동일한 잇수를 가질 수 있다.

상기 선기어로부터 2번째에 위치하는 기어는, 상기 제1링크와 제2링크의 회전축과 동심축으로 설치된 조인트피니언이고;

상기 선기어로부터 4번째에 위치하는 기어는, 상기 링기어에 치합되는 파이널피니언일 수 있다.

상기 선기어와 조인트피니언에는 상기 제1링크에 회전축이 설치된 제1매개피니언이 치합되고;

상기 조인트피니언과 파이널피니언에는 상기 제2링크에 회전축이 설치된 제2매개피니언이 치합될 수 있다.

상기 기어열은 복수개가 상기 선기어의 원주방향을 따라 구비되고;

상기 기어열들의 각 파이널피니언들은 서로의 상대 위치가 일정하게 유지되고 자전만 허용되도록 캐리어에 지지될 수 있다.

상기 기어열은 적어도 4개 이상의 기어가 연속적으로 치합되어 구성되며;

상기 기어들의 회전축들은 연속적으로 연결되는 상기 복수의 링크들에 각각 회전 가능하도록 지지될 수 있다.

상기 기어열은, 상기 선기어와 링기어의 회전축들의 상대 운동에 대해, 상기 선기어와 링기어의 상대 위상이 일정하게 유지되도록 구성될 수 있다.

상기 기어들 중 상기 링기어에 치합되는 기어인 파이널피니언은, 상기 선기어에 대해 공전이 구속되고 자전만 허용되도록 캐리어에 지지될 수 있다.

상기 밸런스기어는 상기 선기어와 링기어의 회전축들의 상대 운동 시, 상기 기어열 및 링크와 간섭되지 않는 위치에 구비될 수 있다.

상기 밸런스기어는 더블피니언 유성기어장치의 Least Mesh Angle의 정수배가 되는 위치에 배치될 수 있다.

상기 밸런스기어는 다수개가 상기 링기어의 회전축을 중심으로 축대칭으로 배치될 수 있다.

상기 밸런스기어는 다수개가 상기 링기어의 회전축을 지나는 직선에 대하여 선대칭으로 배치될 수 있다.

상기 밸런스기어는 캐리어에 회전 가능하게 지지되고;

상기 캐리어에는 상기 기어열을 구성하는 기어들 중 상기 링기어에 치합되는 파이널피니언의 회전축을 회전 가능하게 지지하며;

상기 캐리어는 차체에 대해 승강 가능하도록 지지되며;

상기 링기어에는 휠이 연결되고;

상기 선기어에는 상기 차체에 장착된 모터의 회전축이 연결될 수 있다.

본 발명은 모터 등과 같은 회전 동력원으로부터 동력을 입력 받아 변속된 회전력을 출력하는 구동 장치로서, 차량에 적용되는 경우에는, 입력되는 동력을 적절히 감속하여 등판 주행 및 가속 주행 성능을 우수하게 확보할 수 있고, 모터 등과 같은 동력원을 가혹한 충격과 진동을 받는 휠로부터 분리하여 설치할 수 있어서, 동력원의 내구성을 향상시키고, 차량의 Unsprung Mass 저감으로 우수한 승차감을 확보할 수 있으며, 등속조인트 등을 사용하지 않고도 휠의 수직방향 움직임에 대응하여 동력원으로부터 연속적인 동력전달이 가능하고, 그에 따라 동력원과 휠 사이의 공간을 축소하여 궁극적으로 좌측휠과 우측휠 사이의 공간 활용성이 우수하게 확보될 수 있도록 한다.

도 1은 본 발명에 따른 유니버설 구동 장치의 제1실시예를 설명한 도면,
도 2는 본 발명에 따른 유니버설 구동 장치의 제2실시예를 설명한 도면,
도 3은 도 2의 제2실시예에 대하여 링기어가 하강한 상태를 비교하여 도시한 도면,
도 4는 도 2의 제2실시예에 대하여 링기어가 상승한 상태를 비교하여 도시한 도면,
도 5는 도 2의 제2실시예를 차량에 적용한 예로서, 선기어에 대한 링기어 및 휠의 승강을 비교하여 도시한 도면,
도 6은 본 발명에 따른 유니버설 구동 장치의 제3실시예를 도시한 도면,
도 7은 본 발명에 따른 유니버설 구동 장치의 제4실시예를 도시한 도면,
도 8은 본 발명에 따른 유니버설 구동 장치의 제5실시예를 도시한 도면,
도 9는 Least Mesh Angle을 설명하기 위한 더블피니언 유성기어장치의 도면,
도 10은 LMA 표를 예시한 도면,
도 11은 도 10의 LMA 표에서 선정한 위치에 밸런스기어가 배치된 것을 설명한 도면,
도 12는 본 발명에 따른 유니버설 구동 장치를 차량에 적용한 예를 설명한 도면,
도 13은 도 12의 휠과 유니버설 구동 장치가 차체에 지지된 구조를 설명한 도면이다.

본 명세서 또는 출원에 개시되어 있는 본 발명의 실시 예들에 대해서 특정한 구조적 내지 기능적 설명들은 단지 본 발명에 따른 실시 예를 설명하기 위한 목적으로 예시된 것으로, 본 발명에 따른 실시 예들은 다양한 형태로 실시될 수 있으며 본 명세서 또는 출원에 설명된 실시 예들에 한정되는 것으로 해석되어서는 아니 된다.

본 발명에 따른 실시 예는 다양한 변경을 가할 수 있고 여러가지 형태를 가질 수 있으므로 특정실시 예들을 도면에 예시하고 본 명세서 또는 출원에 상세하게 설명하고자 한다. 그러나, 이는 본 발명의 개념에 따른 실시 예를 특정한 개시 형태에 대해 한정하려는 것이 아니며, 본 발명의 사상 및 기술 범위에 포함되는 모든 변경, 균등물 내지 대체물을 포함하는 것으로 이해되어야 한다.

제1 및/또는 제2 등의 용어는 다양한 구성 요소들을 설명하는데 사용될 수 있지만, 상기 구성 요소들은 상기 용어들에 의해 한정되어서는 안된다. 상기 용어들은 하나의 구성 요소를 다른 구성 요소로부터 구별하는 목적으로만, 예컨대 본 발명의 개념에 따른 권리 범위로부터 이탈되지 않은 채, 제1 구성요소는 제2 구성요소로 명명될 수 있고, 유사하게 제2 구성요소는 제1 구성요소로도 명명될 수 있다.

어떤 구성요소가 다른 구성요소에 "연결되어" 있다거나 "접속되어" 있다고 언급된 때에는, 그 다른 구성요소에 직접적으로 연결되어 있거나 또는 접속되어 있을 수도 있지만, 중간에 다른 구성요소가 존재할 수도 있다고 이해되어야 할 것이다. 반면에, 어떤 구성요소가 다른 구성요소에 "직접 연결되어" 있다거나 "직접 접속되어" 있다고 언급된 때에는, 중간에 다른 구성요소가 존재하지 않는 것으로 이해되어야 할 것이다. 구성요소들 간의 관계를 설명하는 다른 표현들, 즉 "~사이에"와 "바로 ~사이에" 또는 "~에 이웃하는"과 "~에 직접 이웃하는" 등도 마찬가지로 해석되어야 한다.

본 명세서에서 사용한 용어는 단지 특정한 실시 예를 설명하기 위해 사용된 것으로, 본 발명을 한정하려는 의도가 아니다. 단수의 표현은 문맥상 명백하게 다르게 뜻하지 않는 한, 복수의 표현을 포함한다. 본 명세서에서, "포함하다" 또는 "가지다" 등의 용어는 설시된 특징, 숫자, 단계, 동작, 구성요소, 부분품 또는 이들을 조합한 것이 존재함을 지정하려는 것이지, 하나 또는 그 이상의 다른 특징들이나 숫자, 단계, 동작, 구성요소, 부분품 또는 이들을 조합한 것들의 존재 또는 부가가능성을 미리 배제하지 않는 것으로 이해되어야 한다.

다르게 정의되지 않는 한, 기술적이거나 과학적인 용어를 포함해서 여기서 사용되는 모든 용어들은 본 발명이 속하는 기술 분야에서 통상의 지식을 가진 자에 의해 일반적으로 이해되는 것과 동일한 의미이다. 일반적으로 사용되는 사전에 정의되어 있는 것과 같은 용어들은 관련 기술의 문맥상 가지는 의미와 일치하는 의미인 것으로 해석되어야 하며, 본 명세서에서 명백하게 정의하지 않는 한, 이상적이거나 과도하게 형식적인 의미로 해석되지 않는다.

이하, 첨부한 도면을 참조하여 본 발명의 바람직한 실시 예를 설명함으로써, 본 발명을 상세히 설명한다. 각 도면에 제시된 동일한 참조부호는 동일한 부재를 나타낸다.

도 1 내지 도 8의 본 발명 유니버설 구동 장치의 모든 실시예들은 공통적으로, 회전 가능하게 설치된 선기어(S); 상기 선기어(S)의 회전 평면과 평행한 회전 평면 상에서, 회전축이 상기 선기어(S)의 회전축에 대해 상대운동 가능하도록 설치된 링기어(R); 상기 선기어(S)와 링기어(R)의 회전축들 사이의 상대운동을 허용하며, 상기 선기어(S)와 링기어(R) 사이에 지속적인 동력 전달 상태를 형성하도록 구성된 기어열(1); 상기 링기어(R)에 치합되는 적어도 1개 이상의 밸런스기어(B)를 포함하여 구성된다.

즉, 본 발명은 상기 선기어(S)와 링기어(R)의 회전축들이 서로 평행한 상태를 유지하면서 상대 변위가 허용되도록 설치되고, 상기 기어열(1)이 상기와 같은 선기어(S)와 링기어(R)의 상대 변위에도 불구하고 지속적으로 상기 선기어(S)와 링기어(R) 사이의 동력 전달이 가능한 상태를 유지하도록 설치된 것이다.

또한, 상기 링기어(R)에는 상기 밸런스기어(B)가 상기 링기어(R)를 지지하는 상태로 치합되어 있는 것이다.

상기 기어열(1)은 상기 선기어(S)와 링기어(R)의 회전축들 사이의 상대운동에 따라, 서로 연결된 각도가 변하는 복수의 링크를 통해 구비된다.

상기 복수의 링크는 상기 선기어(S)의 회전축에 연결되는 제1링크(3)와 상기 제1링크(3)와 연결되는 제2링크(5)로 이루어질 수 있으며, 상기 제1링크(3)와 제2링크(5)에는 상기 선기어(S)로부터 상기 링기어(R)까지 동력을 전달할 수 있도록 하는 일련의 기어들의 회전축들이 설치되고, 상기 제1링크(3)와 제2링크(5)의 연결부에는 상기 선기어(S)와 동일한 잇수를 가지는 조인트피니언(7)이 설치된다.

상기 제2링크(5)에는 상기 링기어(R)에 치합되는 파이널피니언(9)이 구비되며, 상기 파이널피니언(9)은 상기 선기어(S)와 동일한 잇수를 가진다.

따라서, 상기 파이널피니언(9)은 상기 선기어(S)로부터 상기 조인트피니언(7)을 통하는 일련의 기어들에 의해 상기 링기어(R)로 동력을 전달할 수 있게 되며, 상기 선기어(S)와 조인트피니언(7) 및 상기 파이널피니언(9)은 모두 동일한 잇수를 가진다.

상기와 같이, 상기 기어열(1)을 구성하는 일련의 기어들 중, 상기 선기어(S)로부터 짝수 번째에 위치하는 기어들인, 상기 조인트피니언(7) 및 파이널피니언(9)이 상기 선기어(S)와 모두 동일한 잇수를 가져야만, 상기 선기어(S)와 링기어(R)의 상대 위상에 변화가 없이, 상기 선기어(S)에 대한 링기어(R)의 상대 운동이 가능해지고, 상기 선기어(S)와 링기어(R) 사이의 지속적이고 안정된 동력 전달 상태가 유지될 수 있다.

상기 선기어(S)와 조인트피니언(7)에는 상기 제1링크(3)에 회전축이 설치된 제1매개피니언(11)이 치합되고, 상기 조인트피니언(7)과 파이널피니언(9)에는 상기 제2링크(5)에 회전축이 설치된 제2매개피니언(13)이 치합된 구성이다.

따라서, 상기 선기어(S)로부터의 동력은, 상기 제1매개피니언(11), 조인트피니언(7), 제2매개피니언(13), 및 상기 파이널피니언(9)을 차례로 거쳐 상기 링기어(R)로 전달될 수 있다.

상기 기어열(1)은 도 2 내지 도 7의 실시예와 같이 복수개가 구비될 수 있고, 상기와 같이 복수개의 기어열(1)이 구비되는 경우에, 상기 복수개의 기어열(1)의 파이널피니언(9)은 서로의 상대 위치가 일정하게 유지되고 자전만 허용되도록 캐리어(C)에 회전 가능하게 지지되며, 상기 밸런스기어(B)도 상기 캐리어(C)에 회전 가능하게 지지된다.

물론, 도 1과 같은 구성에서도 상기 링기어(R)에 치합되는 파이널피니언(9)은, 상기 선기어(S)에 대해 공전이 구속되고 자전만 허용되도록 캐리어(C)에 지지되며, 상기 밸런스기어(B)도 상기 캐리어(C)에 회전 가능하게 지지된다.

상기와 같이 밸런스기어(B)가 링기어(R)에 치합된 상태로 상기 링기어(R)를 지지하도록 함으로써, 상기 링기어(R)에 결합되는 차량용 휠 등의 부하로부터 진동이나 충격이 링기어(R)로 입력되어 상기 캐리어(C)로 전달될 때, 상기 링기어(R)와 캐리어(C) 사이의 진동이나 충격의 전달경로를 증가시켜서 충격 부하를 분산시킬 수 있는 효과를 얻을 수 있으며, 상기 링기어(R)와 캐리어(C)의 중심축들이 서로 이격되는 것을 가급적 억제하고 동심축을 이루도록 함으로써, 본 발명 유니버설 구동 장치의 정숙성과 안정성 및 내구성을 향상시킬 수 있도록 한다.

도 3과 도 4를 참조하면, 상기 선기어(S)에 대한 링기어(R)의 승강에 대해, 상기 기어열(1)들은 각각 상기 제1링크(3)와 제2링크(5) 사이의 각도가 변화하면서, 상기 제1매개피니언(11)은 상기 선기어(S)에 치합된 상태를 지속적으로 유지하고, 상기 파이널피니언(9)은 상기 링기어(R)에 치합된 상태를 지속적으로 유지하여, 상기 선기어(S)와 링기어(R) 사이에 지속적인 동력 전달이 이루어질 수 있도록 한다.

상기 선기어(S)와 링기어(R)의 회전축들의 상대 운동에 대해, 상기 기어열(1)은, 상기 선기어(S)와 링기어(R)의 상대 위상이 일정하게 유지되도록 구성되어 있다.

여기서, 상기 선기어(S)와 링기어(R)의 회전축들의 상대 운동에 대해 그 상대 위상이 일정하게 유지된다는 것은, 도 3과 도 4에서, 선기어(S)와 링기어(R)의 0도 위치에 각각 표시한 점(PS, PR)들의 회전 방향 위상이 상기 선기어(S)에 대한 링기어(R)의 상승 또는 하강 시에도 0도 위치를 일정하게 유지하게 되는 것으로 표현될 수 있다.

즉, 선기어(S)와 링기어(R)의 회전축이 동일 평면상에서 서로 병진 운동하는 경우에, 이 병진 운동 자체에 의해서는 상기 선기어(S)와 링기어(R)가 서로 회전하지 않는 것이다.

이것은 도로의 상하 굴곡에 따라 차량의 휠이 상하로 운동하는 경우, 휠과 연결되어 있는 링기어(R)가 상하 운동을 하더라도, 이에 따른 선기어(S)의 추가적인 회전운동이 발생하지 않는 것을 의미하며, 또한 선기어(S)에 연결된 모터의 토크제어를 통해 선기어 토크를 제어하는 것이 용이하고 안정적으로 이루어질 수 있음을 의미한다.

상기와 같이 선기어(S)에 대한 링기어(R)의 승강시에, 선기어(S)와 링기어(R) 사이의 상대 위상이 일정하게 유지될 수 있도록 하기 위해서는, 상기 기어열(1)을 구성하는 일련의 기어들 중, 상기 선기어(S)로부터 짝수 번째에 위치하는 기어들인, 상기 조인트피니언(7) 및 파이널피니언(9)이 상기 선기어(S)와 동일한 잇수를 가져야만 하는 것이다.

본 발명 유니버설 구동 장치의 이러한 성질은, 도 12 및 도 13에 예시된 바와 같이, 차체에 고정된 상태로 장착된 모터(M)에 상기 선기어(S)가 연결되고, 링기어(R)에 휠(W)이 연결되며, 캐리어(C)가 차체에 승강 가능하게 지지되어, 상기 모터의 동력으로 차량이 주행할 때, 상기 선기어(S)에 대한 휠 및 링기어(R)의 승강 시, 상기 선기어(S)와 링기어(R) 사이의 상대 위상이 일정하게 유지되도록 하여, 차량의 서징(surging)이나 피칭(pitching)이 방지되도록 하면서, 상기 모터(M)로부터 상기 선기어(S)와 기어열(1) 및 링기어(R)를 차례로 통해 상기 휠(W)로 전달되는 동력은 지속적으로 안정되게 전달될 수 있도록 하는 것이다.

한편, 상기 밸런스기어(B)는 상기 선기어(S)와 링기어(R)의 회전축들의 상대 운동 시, 상기 기어열(1) 및 링크와 간섭되지 않는 위치에 구비된다.

즉, 상기 선기어(S)와 링기어(R)의 상대 운동이 이루어지는 동안, 상기 기어열(1) 및 링크에 간섭되지 않는 위치에 상기 밸런스기어(B)가 링기어(R)에 치합된 상태로 설치되어, 상기 링기어(R)를 캐리어(C)에 대해 지지하는 것이다.

도 2 내지 도 5의 제2실시예에서, 상기 밸런스기어(B)는 2개가 상기 링기어(R)의 회전축을 중심으로 축대칭으로 배치되어 있다.

도 6은 본 발명에 따른 유니버설 구동 장치의 제3실시예를 도시한 것으로서, 역시, 상기 링기어(R)의 회전축을 중심으로 2개의 밸런스기어(B)가 축대칭을 이루며 배치되어 있다.

한편, 도 7은 본 발명에 따른 유니버설 구동 장치의 제4실시예를 도시한 것으로서, 상기 밸런스기어(B)는 2개가 상기 링기어(R)의 회전축을 지나는 직선에 대하여 선대칭으로 배치되어 있다.

즉, 도 7의 경우 상기 밸런스기어(B)들이 상기 링기어(R)의 회전축을 수직으로 지나는 직선에 대하여 선대칭으로 배치된 예인 것이다.

또한, 도 8은 본 발명에 따른 유니버설 구동 장치의 제5실시예를 도시한 것으로서, 복수의 밸런스기어(B)들이 상기 선기어(S)와 링기어(R)의 회전축들의 상대 운동 시, 상기 기어열 및 링크와 간섭되지 않는 위치에 배치된 예인 것이다.

상기 밸런스기어(B)는 더블피니언 유성기어장치의 Least Mesh Angle(LMA)의 정수배가 되는 위치에 배치될 수 있다. 이는 상기 밸런스기어(B)가 배치되는 위치와 파이널피니언(9)가 배치되는 위치를 바꾸어 조립하여도 정상적인 작동이 되게 함으로써 더 많은 조합의 유니버설 구동장치를 구현할 수 있도록 한다. 이를 통해 다양한 차량에 대하여 좀 더 최적화된 설계 대응을 할 수 있다.

본 발명의 유니버설 구동 장치는 도 9에 도시된 바와 같은 더블피니언 유성기어장치에서 사용되는 LMA의 계산식과 동일한 식에 의해 LMA를 구할 수 있다.

참고로, 도 9의 더블피니언 유성기어장치는 선기어(S)와 링기어(R) 및 상기 선기어(S)와 링기어(R) 사이에 치합된 더블피니언(DP)으로 이루어져 있다.

상기 LMA를 구하는 식은

LMA = 360°/ (ZR - ZS)

여기서, ZR은 링기어(R) 잇수, ZS는 선기어(S) 잇수이다.

예컨대, ZR=137, ZS=23인 경우,

LMA = 360°/ (137-23) = 3.15789°이고,

이 LMA의 정수배는 도 10과 같은 표로 표현될 수 있으며,

이 표에서 상기 LMA의 16배 위치인 50.53°와, 73배 위치인 230.53°에 상기 밸런스기어(B)를 배치한 것을 도 11에 표시하고 있다.

또한, 도 11에는 상기 LMA의 5배 위치인 15.79°와, 62배 위치인 195.79°에서 상기 파이널피니언(9)이 링기어(R)에 치합되도록 배치되어 있다.

상기 선기어(S)에는 동력원이 연결되고, 상기 링기어(R)에는 부하가 연결되어, 상기 동력원의 동력이 감속되어 상기 부하로 전달되는 구성이 가능하다.

또한, 상기 링기어(R)에는 동력원이 연결되고, 상기 선기어(S)에는 부하가 연결되어, 상기 동력원의 동력이 증속되어 상기 부하로 전달되는 구성도 가능하다.

또한, 상기 선기어(S)에는 모터(M)의 회전축이 연결되고, 상기 링기어(R)에는 휠(W)이 연결되도록 하여, 본 발명의 유니버설 구동 장치(U)를 도 12에 예시된 바와 같이 차량의 구동 장치로 사용할 수 있다.

도 13은 도 12의 휠과 유니버설 구동 장치가 차체에 지지된 구조를 보다 상세히 설명한 것으로서, 상기 밸런스기어(B)는 캐리어(C)에 회전 가능하게 지지되고; 상기 캐리어(C)에는 상기 기어열(1)을 구성하는 기어들 중 상기 링기어(R)에 치합되는 파이널피니언(9)의 회전축을 회전 가능하게 지지하며; 상기 캐리어(C)는 차체(15)에 대해 현가부품(17)을 통해 승강 가능하도록 지지되며; 상기 링기어(R)에는 휠이 연결되고; 상기 선기어(S)에는 상기 차체(15)에 장착된 모터(M)의 회전축이 연결된 구성이다.

이 경우, 상기 선기어(S)로 입력되는 상기 모터(M)의 동력은 상기 링기어(R)로 적절히 감속되도록 구성할 수 있으므로, 차량의 등판 주행 및 가속 주행 성능을 우수하게 확보할 수 있다.

또한, 모터(M)를 휠(W)의 내부에 설치하지 않고, 가혹한 충격과 진동을 받는 휠(W)의 외부에 분리하여 설치할 수 있으므로, 모터(M)의 내구성을 향상시키고, 차량의 Unsprung Mass 저감으로 우수한 승차감을 확보할 수 있다.

또한, 상술한 바와 같이 동력원에 연결되는 선기어(S)에 대해, 휠(W)이 연결된 링기어(R)의 승강이 허용되면서도 일정한 동력 전달이 가능하여, 종래의 등속조인트 등을 사용하지 않고도 휠(W)의 수직방향 움직임에 대응하여 동력원으로부터 연속적인 동력전달이 가능하고, 그에 따라 동력원과 휠(W) 사이의 공간을 축소하여 궁극적으로 좌측 휠(W)과 우측 휠(W) 사이의 공간 활용성이 우수하게 확보될 수 있게 된다.

또한, 상기 캐리어(C)는 상기 기어열(1)의 파이널피니언(9) 뿐만 아니라 상기 밸런스기어(B)를 통해서도 상기 링기어(R)와 연결되면서 지지하여, 상기 링기어(R)와 캐리어(C) 사이에 전달되는 충격 부하 등을 분산시킬 수 있고, 상기 캐리어(C)의 중심축에 대하여 상기 링기어(R)의 중심축이 동심축을 이루는 상태를 보다 견고히 지지할 수 있어서, 안정된 작동성과 내구성을 확보할 수 있고, 적절한 기어들의 작동에 의해 불필요한 소음의 발생을 방지할 수 있게 된다.

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; 기어열
3; 제1링크
5; 제2링크
7; 조인트피니언
9; 파이널피니언
11; 제1매개피니언
13; 제2매개피니언
15; 차체
17; 현가부품
S; 선기어
R; 링기어
C; 캐리어
B; 밸런스기어
DP; 더블피니언
M; 모터
W; 휠
U; 유니버설 구동 장치

Claims

회전 가능하게 설치된 선기어;
상기 선기어의 회전 평면과 평행한 회전 평면 상에서, 회전축이 상기 선기어의 회전축에 대해 상대운동 가능하도록 설치된 링기어;
상기 선기어와 링기어의 회전축들 사이의 상대운동을 허용하며, 상기 선기어와 링기어 사이에 지속적인 동력 전달 상태를 형성하도록 구성된 기어열;
상기 링기어에 치합되는 적어도 1개 이상의 밸런스기어;
를 포함하여 구성된 것을 특징으로 하는 유니버설 구동 장치.
청구항 1에 있어서,
상기 기어열은 상기 선기어와 링기어의 회전축들 사이의 상대운동에 따라, 서로 연결된 각도가 변하는 복수의 링크를 통해 구비되는 것
을 특징으로 하는 유니버설 구동 장치.
청구항 2에 있어서,
상기 복수의 링크는 상기 선기어의 회전축에 연결되는 제1링크와 상기 제1링크와 연결되는 제2링크로 이루어지며;
상기 제1링크와 제2링크의 연결부에는 상기 선기어와 동일한 잇수를 가지는 조인트피니언이 설치되는 것
을 특징으로 하는 유니버설 구동 장치.
청구항 3에 있어서,
상기 제2링크에는 상기 링기어에 치합되는 파이널피니언이 구비되며;
상기 파이널피니언은 상기 선기어와 동일한 잇수를 가지는 것
을 특징으로 하는 유니버설 구동 장치.
청구항 4에 있어서,
상기 파이널피니언은 상기 선기어로부터 상기 조인트피니언을 통하는 일련의 기어들에 의해 상기 링기어로 동력을 전달할 수 있도록 구성된 것
을 특징으로 하는 유니버설 구동 장치.
청구항 4에 있어서,
상기 기어열은 상기 선기어의 원주방향을 따라 복수개가 구비되는 것
을 특징으로 하는 유니버설 구동 장치.
청구항 6에 있어서,
상기 복수개의 기어열의 파이널피니언들의 회전축들 및 상기 밸런스기어의 회전축은 캐리어에 지지되는 것
을 특징으로 하는 유니버설 구동 장치.
청구항 2에 있어서,
상기 복수의 링크는 상기 선기어의 회전축에 연결되는 제1링크와 상기 제1링크와 연결되는 제2링크로 이루어지며;
상기 제1링크와 제2링크에는 상기 선기어로부터 상기 링기어까지 동력을 전달할 수 있도록 하는 일련의 기어들의 회전축들이 설치된 것
을 특징으로 하는 유니버설 구동 장치.
청구항 8에 있어서,
상기 기어열을 구성하는 일련의 기어들 중, 상기 선기어로부터 짝수 번째에 위치하는 기어들은 상기 선기어의 잇수와 동일한 잇수를 가지는 것
을 특징으로 하는 유니버설 구동 장치.
청구항 9에 있어서,
상기 선기어로부터 2번째에 위치하는 기어는, 상기 제1링크와 제2링크의 회전축과 동심축으로 설치된 조인트피니언이고;
상기 선기어로부터 4번째에 위치하는 기어는, 상기 링기어에 치합되는 파이널피니언인 것
을 특징으로 하는 유니버설 구동 장치.
청구항 10에 있어서,
상기 선기어와 조인트피니언에는 상기 제1링크에 회전축이 설치된 제1매개피니언이 치합되고;
상기 조인트피니언과 파이널피니언에는 상기 제2링크에 회전축이 설치된 제2매개피니언이 치합된 것
을 특징으로 하는 유니버설 구동 장치.
청구항 10에 있어서,
상기 기어열은 복수개가 상기 선기어의 원주방향을 따라 구비되고;
상기 기어열들의 각 파이널피니언들은 서로의 상대 위치가 일정하게 유지되고 자전만 허용되도록 캐리어에 지지되는 것
을 특징으로 하는 유니버설 구동 장치.
청구항 2에 있어서,
상기 기어열은 적어도 4개 이상의 기어가 연속적으로 치합되어 구성되며;
상기 기어들의 회전축들은 연속적으로 연결되는 상기 복수의 링크들에 각각 회전 가능하도록 지지된 것
을 특징으로 하는 유니버설 구동 장치.
청구항 13에 있어서,
상기 기어열은, 상기 선기어와 링기어의 회전축들의 상대 운동에 대해, 상기 선기어와 링기어의 상대 위상이 일정하게 유지되도록 구성된 것
을 특징으로 하는 유니버설 구동 장치.
청구항 13에 있어서,
상기 기어들 중 상기 링기어에 치합되는 기어인 파이널피니언은, 상기 선기어에 대해 공전이 구속되고 자전만 허용되도록 캐리어에 지지되고;
상기 캐리어에는 상기 밸런스기어가 회전 가능하게 지지되는 것
을 특징으로 하는 유니버설 구동 장치.
청구항 1에 있어서,
상기 밸런스기어는 상기 선기어와 링기어의 회전축들의 상대 운동 시, 상기 기어열 및 링크와 간섭되지 않는 위치에 구비되는 것
을 특징으로 하는 유니버설 구동 장치.
청구항 16에 있어서,
상기 밸런스기어는 더블피니언 유성기어장치의 Least Mesh Angle의 정수배가 되는 위치에 배치되는 것
을 특징으로 하는 유니버설 구동 장치.
청구항 16에 있어서,
상기 밸런스기어는 다수개가 상기 링기어의 회전축을 중심으로 축대칭으로 배치된 것
을 특징으로 하는 유니버설 구동 장치.
청구항 16에 있어서,
상기 밸런스기어는 다수개가 상기 링기어의 회전축을 지나는 직선에 대하여 선대칭으로 배치된 것
을 특징으로 하는 유니버설 구동 장치.
청구항 16에 있어서,
상기 밸런스기어는 캐리어에 회전 가능하게 지지되고;
상기 캐리어에는 상기 기어열을 구성하는 기어들 중 상기 링기어에 치합되는 파이널피니언의 회전축을 회전 가능하게 지지하며;
상기 캐리어는 차체에 대해 승강 가능하도록 지지되며;
상기 링기어에는 휠이 연결되고;
상기 선기어에는 상기 차체에 장착된 모터의 회전축이 연결된 것
을 특징으로 하는 유니버설 구동 장치.