KR20210074594A

KR20210074594A - 시프트 바이 와이어 시스템용 액추에이터

Info

Publication number: KR20210074594A
Application number: KR1020190165421A
Authority: KR
Inventors: 조양래; 이병혁; 정원진; 김규정; 현기철; 김대연
Original assignee: 현대자동차주식회사; 경창산업주식회사; 기아 주식회사
Priority date: 2019-12-12
Filing date: 2019-12-12
Publication date: 2021-06-22
Also published as: CN118049484A; DE102020118215A1; US20210180691A1; CN112984104A; CN112984104B; US11255431B2

Abstract

시프트 바이 와이어 시스템용 액추에이터를 개시한다. 개시된 본 발명의 예시적인 일 실시 예에 따른 시프트 바이 와이어 시스템용 액추에이터는, 구동 축을 가지며 모터 하우징의 내부에 설치되는 구동 모터와, 모터 하우징과 결합하는 감속기 하우징의 내부에서 구동 축에 편심 결합되는 감속기를 포함하는 것으로서, 감속기는 구동 축의 편심부 일측에 회전 가능하게 연결되는 선 기어와, 선 기어와 치합하며 감속기 하우징에 고정되는 링 기어와, 편심부의 다른 일측에 회전 가능하게 연결되는 출력 축과, 편심부의 일측에 결합되며 선 기어를 지지하는 제1 베어링과, 편심부의 다른 일측에 결합되며 출력 축을 지지하는 제2 베어링과, 제1 및 제2 베어링 사이의 중심 영역에서 선 기어 및 출력 축에 상호 결합 가능하게 구비되는 동력 전달유닛을 포함할 수 있다.

Description

시프트 바이 와이어 시스템용 액추에이터 {ACTUATOR FOR SHIFT BY WIRE SYSTEM}

본 발명의 실시 예는 시프트 바이 와이어 시스템(Shift By Wire, SBW)에 관한 것으로서, 보다 상세하게는 시프트 바이 와이어 시스템에서 변속 레인지 조작 신호에 의해 구동하는 시프트 바이 와이어 시스템용 액추에이터에 관한 것이다.

일반적으로, 전자식 변속기(Shift By Wire, SBW) 시스템(이하에서는 편의 상 "SBW 시스템"이라고 한다)은 전기적 신호에 의해 변속기의 변속 제어를 구현하는 것이다.

SBW 시스템에서는 변속 조작장치에서 생성된 변속 레인지 조작신호를 전기적 신호로 변환하여 TCU(Transmission control unit)로 송출한다. TCU는 운전자의 변속 의지에 따라 액추에이터를 구동시켜 변속 레인지에 따른 변속기의 변속을 실행케 한다.

SBW 시스템에서 액추에이터는 구동모터에 의해 회전하는 구동축에 편심 결합되는 선 기어와, 선 기어와 치합될 수 있는 고정된 링 기어와, 선 기어에 결합되는 출력 축을 구비한다.

액추에이터는 구동모터가 구동하면서 구동축이 회전하면, 그 구동축의 편심 부위에 결합되어 있는 선 기어로 구동력을 전달한다. 이에 따라 고정되어 있는 링 기어에 대하여 선 기어가 요동 운동을 하게 되고, 그 선 기어를 통해서 출력 축으로 회전력을 전달한다.

여기서, 구동 축이 1 회전하면 선 기어는 링 기어와의 잇수 차이에 해당하는 만큼 감속 회전하게 되고, 그 회전 속도는 감속 비만큼 감소하게 되며, 출력 토크는 감속 비만큼 증가되어 출력 축으로 전달된다.

종래의 SBW 시스템용 액추에이터는 선 기어와 출력 축의 동력 전달 부분이 선 기어 측 베어링 또는 출력 축 측 베어링 영역에 위치하고 있다.

이로 인해 종래에는 선 기어를 통한 출력 축의 감속 회전 시, 각 베어링으로 경 방향(레이디얼 방향) 하중이 집중될 수 있다. 또한, 종래에는 법선 방향 하중이 한쪽의 베어링으로 집중될 경우, 그 한쪽 베어링에 대한 복합 하중(경 방향 하중과 축 방향 하중) 부하의 증대를 야기할 수 있다.

이 배경기술 부분에 기재된 사항은 발명의 배경에 대한 이해를 증진하기 위하여 작성된 것으로서, 이 기술이 속하는 분야에서 통상의 지식을 가진 자에게 이미 알려진 종래 기술이 아닌 사항을 포함할 수 있다.

본 발명의 실시 예들은 선 기어 및 출력 축을 지지하는 베어링들에 대한 경 방향 하중 부담을 균등하게 분산시킬 수 있고, 베어링들에 대한 복합 하중의 부담을 최소화 하며, 출력 토크의 전달 효율 향상을 도모할 수 있도록 한 시프트 바이 와이어 시스템용 액추에이터를 제공하고자 한다.

본 발명의 실시 예에 따른 시프트 바이 와이어 시스템용 액추에이터는, 구동 축을 가지며 모터 하우징의 내부에 설치되는 구동 모터와, 상기 모터 하우징과 결합하는 감속기 하우징의 내부에서 상기 구동 축에 편심 결합되는 감속기를 포함하는 것으로서, 상기 감속기는 상기 구동 축의 편심부 일측에 회전 가능하게 연결되는 선 기어와, 상기 선 기어와 치합하며 상기 감속기 하우징에 고정되는 링 기어와, 상기 편심부의 다른 일측에 회전 가능하게 연결되는 출력 축과, 상기 편심부의 일측에 결합되며 상기 선 기어를 지지하는 제1 베어링과, 상기 편심부의 다른 일측에 결합되며 상기 출력 축을 지지하는 제2 베어링과, 상기 제1 및 제2 베어링 사이의 중심 영역에서 상기 선 기어 및 상기 출력 축에 상호 결합 가능하게 구비되는 동력 전달유닛을 포함할 수 있다.

또한, 본 발명의 실시 예에 따른 상기 시프트 바이 와이어 시스템용 액추에이터에 있어서, 상기 동력 전달유닛은 상기 출력 축에 대응하는 상기 선 기어의 한쪽 면 가장자리 부분에 레이디얼 방향을 따라 방사 상으로 형성되는 방사 요홈부들과, 상기 출력 축의 가장자리 부분에 레이디얼 방향을 따라 돌출되게 형성되며, 상기 방사 요홈부들에 설정된 유격을 두고 결합되는 방사 돌출부들을 포함할 수 있다.

또한, 본 발명의 실시 예에 따른 상기 시프트 바이 와이어 시스템용 액추에이터에 있어서, 상기 방사 요홈부들 및 방사 돌출부들은 상기 제1 및 제2 베어링 사이의 중심 영역에서 상호 중첩되게 배치될 수 있다.

또한, 본 발명의 실시 예에 따른 상기 시프트 바이 와이어 시스템용 액추에이터에 있어서, 상기 동력 전달유닛은 상기 선 기어의 상기 방사 요홈부들 사이에 레이디얼 방향을 따라 방사 상으로 형성되는 크라운부들을 더 포함할 수 있다.

또한, 본 발명의 실시 예에 따른 상기 시프트 바이 와이어 시스템용 액추에이터에 있어서, 상기 크라운부는 상기 방사 요홈부에서 상기 방사 돌출부와 접촉되는 부분에 설정된 곡률의 원호 면을 형성할 수 있다.

또한, 본 발명의 실시 예에 따른 상기 시프트 바이 와이어 시스템용 액추에이터에 있어서, 상기 방사 돌출부는 상기 출력 축의 회전 방향을 따라 상기 원호 면에 법선 방향으로 접촉될 수 있다.

또한, 본 발명의 실시 예에 따른 상기 시프트 바이 와이어 시스템용 액추에이터에 있어서, 상기 방사 요홈부 및 상기 방사 돌출부는 상기 제1 및 제2 베어링 사이의 중심 영역에서 법선 방향의 회전 토크를 상기 선 기어를 통해 상기 출력 축으로 전달할 수 있다.

또한, 본 발명의 실시 예에 따른 상기 시프트 바이 와이어 시스템용 액추에이터에 있어서, 상기 출력 축은 축 방향에 직교하는 플랜지부를 일체로 형성할 수 있다.

또한, 본 발명의 실시 예에 따른 상기 시프트 바이 와이어 시스템용 액추에이터에 있어서, 상기 플랜지부는 상기 방사 돌출부들을 일체로 형성할 수 있다.

또한, 본 발명의 실시 예에 따른 상기 시프트 바이 와이어 시스템용 액추에이터에 있어서, 상기 선 기어는 상기 방사 요홈부들과 연결되며, 상기 출력 축의 플랜지부를 지지하는 지지 홈부를 더 포함할 수 있다.

또한, 본 발명의 실시 예에 따른 상기 시프트 바이 와이어 시스템용 액추에이터에 있어서, 상기 플랜지부와 상기 지지 홈부 사이에는 윤활제가 충진되는 윤활제 충진부가 구비될 수 있다.

또한, 본 발명의 실시 예에 따른 상기 시프트 바이 와이어 시스템용 액추에이터에 있어서, 상기 선 기어는 상기 방사 요홈부들 사이에 형성되는 크라운부들을 포함할 수 있다.

또한, 본 발명의 실시 예에 따른 상기 시프트 바이 와이어 시스템용 액추에이터에 있어서, 상기 크라운부에는 상기 윤활제 충진부와 연결되는 윤활제 유동홈이 형성될 수 있다.

또한, 본 발명의 실시 예에 따른 상기 시프트 바이 와이어 시스템용 액추에이터에 있어서, 상기 출력 축은 상기 플랜지부 및 상기 방사 돌출부와 일체로 연결되며, 상기 크라운부들을 지지하는 커버부를 더 포함할 수 있다.

그리고, 본 발명의 실시 예에 따른 시프트 바이 와이어 시스템용 액추에이터는, 구동 축을 가지며 모터 하우징의 내부에 설치되는 구동 모터와, 상기 모터 하우징과 결합하는 감속기 하우징의 내부에서 상기 구동 축에 편심 결합되는 감속기를 포함하는 것으로서, 상기 감속기는 상기 구동 축의 편심부 일측에 회전 가능하게 연결되는 선 기어와, 상기 선 기어와 치합하며 상기 감속기 하우징에 고정되는 링 기어와, 상기 편심부의 다른 일측에 회전 가능하게 연결되는 출력 축과, 상기 출력 축에 대응하는 상기 선 기어의 한쪽 면 가장자리 부분에 레이디얼 방향을 따라 방사 상으로 형성되는 방사 요홈부들과, 상기 출력 축의 가장자리 부분에 레이디얼 방향을 따라 돌출되게 형성되며, 상기 방사 요홈부들에 설정된 유격을 두고 결합되는 방사 돌출부들을 포함할 수 있다.

또한, 본 발명의 실시 예에 따른 상기 시프트 바이 와이어 시스템용 액추에이터에 있어서, 상기 방사 요홈부들과 상기 방사 돌출부들은 상기 출력 축의 회전 방향을 따라 법선 방향으로 접촉되게 구비될 수 있다.

또한, 본 발명의 실시 예에 따른 상기 시프트 바이 와이어 시스템용 액추에이터에 있어서, 상기 선 기어는 상기 선 기어의 상기 방사 요홈부들 사이에 레이디얼 방향을 따라 방사 상으로 형성되는 크라운부들을 더 포함할 수 있다.

또한, 본 발명의 실시 예에 따른 상기 시프트 바이 와이어 시스템용 액추에이터에 있어서, 상기 방사 요홈부는 내측 벽에서 상기 크라운부의 끝단 측으로 이어지는 설정된 곡률의 제1 원호(C1)를 형성할 수 있다.

또한, 본 발명의 실시 예에 따른 상기 시프트 바이 와이어 시스템용 액추에이터에 있어서, 상기 크라운부는 끝단 측에서 상기 선 기어의 가장자리 단 측을 향하는 설정된 곡률의 제2 원호(C2)를 형성할 수 있다.

또한, 본 발명의 실시 예에 따른 상기 시프트 바이 와이어 시스템용 액추에이터에 있어서, 상기 크라운부는 상기 제1 원호(C1) 및 제2 원호(C2)가 서로 만나는 원호 면을 형성할 수 있다.

본 발명의 실시 예들은 베어링들에 작용하는 경 방향 하중을 균등하게 분산시키며, 베어링들에 복합 하중의 발생을 최소화 할 수 있으므로, 베어링들의 피로 수명을 증대시킬 수 있으며, 출력 토크의 전달 효율을 더욱 향상시킬 수 있다.

그 외에 본 발명의 실시 예로 인해 얻을 수 있거나 예측되는 효과에 대해서는 본 발명의 실시 예에 대한 상세한 설명에서 직접적 또는 암시적으로 개시하도록 한다. 즉 본 발명의 실시 예에 따라 예측되는 다양한 효과에 대해서는 후술될 상세한 설명 내에서 개시될 것이다.

이 도면들은 본 발명의 예시적인 실시 예를 설명하는데 참조하기 위함이므로, 본 발명의 기술적 사상을 첨부한 도면에 한정해서 해석하여서는 아니된다.
도 1은 본 발명의 실시 예에 따른 시프트 바이 와이어 시스템용 액추에이터를 도시한 사시도이다.
도 2는 본 발명의 실시 예에 따른 시프트 바이 와이어 시스템용 액추에이터를 도시한 단면 구성도이다.
도 3 및 도 4는 본 발명의 실시 예에 따른 시프트 바이 와이어 시스템용 액추에이터에 적용되는 구동 모터와 감속기의 결합 구조를 도시한 일부 분해 사시도이다.
도 5는 본 발명의 실시 예에 따른 시프트 바이 와이어 시스템용 액추에이터에 적용되는 구동 모터와 감속기의 결합 구조를 도시한 단면 구성도이다.
도 6은 본 발명의 실시 예에 따른 시프트 바이 와이어 시스템용 액추에이터에 적용되는 감속기의 선 기어 부위를 도시한 도면이다.
도 7은 본 발명의 실시 예에 따른 시프트 바이 와이어 시스템용 액추에이터에 적용되는 감속기의 선 기어와 출력 축 부위를 도시한 도면이다.
도 8은 본 발명의 실시 예에 따른 시프트 바이 와이어 시스템용 액추에이터에 적용되는 감속기의 윤활제 충진 부위를 도시한 도면이다.
도 9는 본 발명의 실시 예에 따른 시프트 바이 와이어 시스템용 액추에이터의 작용 효과를 설명하기 위한 도면이다.

이하, 첨부한 도면을 참고로 하여 본 발명의 실시 예에 대하여 본 발명이 속하는 기술 분야에서 통상의 지식을 가진 자가 용이하게 실시할 수 있도록 상세히 설명한다. 그러나 본 발명은 여러 가지 상이한 형태로 구현될 수 있으며 여기에서 설명하는 실시 예에 한정되지 않는다.

본 발명을 명확하게 설명하기 위해서 설명과 관계없는 부분은 생략하였으며, 명세서 전체를 통하여 동일 또는 유사한 구성요소에 대해서는 동일한 참조 부호를 붙이도록 한다.

도면에서 나타난 각 구성의 크기 및 두께는 설명의 편의를 위해 임의로 나타내었으므로, 본 발명이 반드시 도면에 도시된 바에 한정되지 않으며, 여러 부분 및 영역을 명확하게 표현하기 위하여 두께를 확대하여 나타내었다.

그리고, 하기의 상세한 설명에서 구성의 명칭을 제1, 제2 등으로 구분한 것은 그 구성이 동일한 관계로 이를 구분하기 위한 것으로, 하기의 설명에서 반드시 그 순서에 한정되는 것은 아니다.

명세서 전체에서, 어떤 부분이 어떤 구성요소를 포함한다고 할 때, 이는 특별히 반대되는 기재가 없는 한 다른 구성요소를 제외하는 것이 아니라 다른 구성요소를 더 포함할 수 있는 것을 의미한다.

또한, 명세서에 기재된 ...유닛, ...수단, ...부, ...부재 등의 용어는 적어도 하나의 기능이나 동작을 하는 포괄적인 구성의 단위를 의미한다.

도 1은 본 발명의 실시 예에 따른 시프트 바이 와이어 시스템용 액추에이터를 도시한 사시도이고, 도 2는 본 발명의 실시 예에 따른 시프트 바이 와이어 시스템용 액추에이터를 도시한 단면 구성도이다.

도 1 및 도 2를 참조하면, 본 발명의 실시 예에 따른 시프트 바이 와이어 시스템용 액추에이터(100)는 전자식 변속기로서의 시프트 바이 와이어(Shift By Wire, SBW) 시스템(이하에서는 편의 상 "SBW 시스템"이라고 한다)에 적용될 수 있다.

상기 SBW 시스템은 시프트 레버 조작을 통한 운전자의 변속 의지를 변속 제어기에 전기 신호로 전달함으로써, 변속기의 변속 레인지(D, R, N, P)들을 보다 수월하게 변환할 수 있다.

본 발명의 실시 예에 따른 시프트 바이 와이어 시스템용 액추에이터(100)는 SBW 시스템에서 시프트 레인지 변환 신호를 제공받아 구동하며, 자동 변속기의 변속을 실행케 할 수 있다.

이하에서는 액추에이터(100)의 동력전달 방향을 축 방향, 그 축 방향에 직교하는 방향을 레이디얼 방향(경 방향)으로 정의하며, 도면을 기준으로 할 때, 상측을 향하는 부분(상부, 상단, 상면 및 상단부)을 전단/전단부, 하측을 향하는 부분(하부, 하단, 하면 및 하단부)을 후단/후단부로 정의하기로 한다.

그러나, 상기와 같은 방향의 정의는 상대적인 의미로서 액추에이터(100)의 기준 위치 등에 따라서 그 방향이 달라질 수 있으므로, 상기한 기준 방향이 본 발명의 기준 방향으로 반드시 한정되는 것은 아니다.

더 나아가, 하기에서의 "단(한쪽/일측 단, 다른 한쪽/일측 단, 전단 또는 후단)"은 어느 한쪽의 끝으로 정의될 수 있고, 그 끝을 포함하는 일정 부분(한쪽/일측 단부, 다른 한쪽/일측 단부, 전단부 또는 후단부)으로 정의될 수도 있다.

상기 SBW 시스템에서 본 발명의 실시 예에 따른 액추에이터(100)는 구동체의 고속 회전을 저속 회전으로 감속하여 출력하는 것으로, 그 출력 측은 변속기의 변속 모드를 조절하기 위한 매뉴얼 샤프트와 연결된다.

본 발명의 실시 예에 따른 상기 시프트 바이 와이어 시스템용 액추에이터(100)는 기본적으로, 구동체(당 업계에서는 통상 "모터부"라고도 한다.)로서의 구동 모터(1)와, 그 구동 모터(1)와 연결되는 감속기(2)를 포함한다.

상기 구동 모터(1)는 구동 축(3)을 가지며 모터 하우징(4)의 내부에 설치된다. 상기 구동 모터(1)는 모터 하우징(4)의 내부에 고정되게 설치되는 고정자(5)와, 그 고정자(5)의 내측에 일정 공극을 두고 구동 축(3)을 통하여 회전되는 회전자(6)를 포함한다.

이러한 구동 모터(1)의 구성은 당 업계에 널리 알려진 공지 기술에 따른 내전형 타입 구동 모터의 구성으로 이루어지므로, 본 명세서에서 그 구성의 더욱 자세한 설명은 생략하기로 한다.

여기서, 상기 구동 축(3)은 회전자(6)에 고정되는 구동부(7)와, 그 구동부(7)에 축 방향을 따라 편심되게 연결되는 편심부(8)를 포함하고 있다. 상기 편심부(8)는 구동부(7)의 축 중심을 벗어난 위치에서 그 구동부(7)에 일체로 연결된다.

상기 감속기(2)는 구동 모터(1)로부터 전달되는 회전속도를 설정된 속도로 감속하여 출력하는 모터 일체형 감속기로 구비된다. 상기 감속기(2)는 모터 하우징(4)과 결합하는 감속기 하우징(9)의 내부에 설치된다. 상기 감속기(2)는 감속기 하우징(9)의 내부에서 구동 축(3)의 편심부(8)에 연결된다.

상기에서 감속기 하우징(9)은 뒤에서 더욱 설명될 각종 구성 요소들을 지지하기 위한 브라켓, 리브, 블록, 플레이트 등과 같은 부속 요소들을 포함할 수도 있다.

본 발명의 실시 예에 따른 상기 시프트 바이 와이어 시스템용 액추에이터(100)는 감속기(2)의 회전체들을 지지하는 베어링의 피로 수명을 증대시킬 수 있고, 출력 토크의 전달 효율을 향상시킬 수 있는 구조로 이루어진다.

이를 위해 본 발명의 실시 예에 따른 상기 시프트 바이 와이어 시스템용 액추에이터(100)에서 상기한 감속기(2)는 선 기어(10), 링 기어(20), 출력 축(30), 제1 베어링(40), 제2 베어링(50), 그리고 동력 전달유닛(60)을 포함하고 있다.

상기 선 기어(10)는 외주 면에 외부 치형을 갖는 원판 기어로서, 구동 축(3)의 편심부(8) 일측에 회전 가능하게 연결된다. 여기서, 상기 선 기어(10)의 한쪽 면은 구동 모터(1) 측에 위치하며, 다른 한쪽 면은 구동 모터(1)의 반대 쪽에 위치한다.

상기 링 기어(20)는 링형 기어로서, 감속기 하우징(9)의 내부에 고정되게 설치된다. 상기 링 기어(20)는 내주 면에 내부 치형을 형성하고 있다. 상기 내부 치형은 링 기어(20)의 내측에서 선 기어(10)의 외부 치형과 치합된다. 여기서, 상기 링 기어(20)의 내부 치형은 선 기어(10)의 외부 치형보다 더 많은 기어 치를 형성하고 있다.

상기 출력 축(30)은 선 기어(10)와 링 기어(20)를 통해 최종적으로 감속된 회전력을 출력하는 축 유닛으로, 편심부(8)의 다른 일측에 회전 가능하게 연결된다. 상기 출력 축(30)은 선 기어(10)의 다른 한쪽 면 측에 배치된다.

상기 제1 베어링(40)은 레이디엘 베어링으로 구비되며, 편심부(8)의 일측에 결합된다. 상기 제1 베어링(40)은 선 기어(10)의 중심 측과 연결되며, 그 선 기어(10)의 회전을 지지한다.

상기 제2 베어링(50)은 레이디얼 베어링으로 구비되며, 축 방향을 따라 제1 베어링(40)과 일정 간격을 두고 편심부(8)의 다른 일측에 결합된다. 상기 제2 베어링(50)은 출력 축(30)의 중심 측과 연결되며, 그 출력 축(30)의 회전을 지지한다.

여기서, 상기 구동 모터(1)의 구동에 따른 구동 축(3)의 회전으로, 선 기어(10)는 편심부(8)를 통해 링 기어(20)의 내측에서 편심 회전한다. 그리고 상기 선 기어(10)는 외부 치형을 통해 링 기어(20)의 내부 치형과 치합하며 그 내부 치형을 따라 구동 축(3)의 회전 방향과 반대되는 방향으로 회전하면서 링 기어(20)의 내측에서 공전 회전을 하게 된다. 이에 따라 상기 선 기어(10)는 사이클로이드 감속 운동을 하면서 역 회전에 의해 감속된 자전 성분인 토크를 하기에서의 동력 전달유닛(60)을 통해 출력 축(30)에 전달한다.

본 발명의 실시 예에서, 상기 동력 전달유닛(60)은 선 기어(10)의 사이클로이드 감속 운동에 의해 감속된 회전력을 출력 축(30)으로 전달하기 위한 것이다.

도 3 및 도 4는 본 발명의 실시 예에 따른 시프트 바이 와이어 시스템용 액추에이터에 적용되는 구동 모터와 감속기의 결합 구조를 도시한 일부 분해 사시도이고, 도 5는 본 발명의 실시 예에 따른 시프트 바이 와이어 시스템용 액추에이터에 적용되는 구동 모터와 감속기의 결합 구조를 도시한 단면 구성도이다.

도 3 내지 도 5를 참조하면, 본 발명의 실시 예에 의한 상기 동력 전달유닛(60)은 위에서 언급한 바 있는 제1 베어링(40)과 제2 베어링(50) 사이의 중심 영역에서 선 기어(10) 및 출력 축(30)에 상호 결합 가능하게 구비된다.

이러한 동력 전달유닛(60)은 도 6에 도시된 바와 같이 선 기어(10)에 구비되는 방사 요홈부(61)들과 크라운부(65)들을 포함하며, 도 7에 도시된 바와 같이 출력 축(30)에 구비되는 방사 돌출부(71)들을 포함한다.

본 발명의 실시 예에서, 상기 방사 요홈부(61)들은 출력 축(30)에 대응하는 선 기어(10)의 다른 한쪽 면 가장자리 부분에 레이디얼 방향을 따라 방사 상으로 형성된다.

상기 크라운부(65)들은 선 기어(10)의 방사 요홈부(61)들 사이에 레이디얼 방향을 따라 방사 상으로 형성된다. 즉, 상기 크라운부(65)들은 선 기어(10)의 방사 요홈부(61)들 사이에서 축 방향을 따라 출력 축(30) 측으로 돌출되게 형성된다.

상기에서 방사 요홈부(61)들은 내측 벽이 라운드 형태로 연결되고, 그 내측 벽은 크라운부(65)들의 끝단과 라운드 형태로 연결될 수 있다. 즉, 상기 크라운부(65)들의 양측 가장자리는 방사 요홈부(61)들의 내측 벽과 라운드 형태로 연결될 수 있다.

본 발명의 실시 예에서, 상기 방사 돌출부(71)들은 출력 축(30)의 가장자리 부분에 레이디얼 방향을 따라 방사 상으로 돌출되게 형성되며, 선 기어(10)의 방사 요홈부(61)들에 설정된 유격을 두고 결합된다.

상기에서 방사 돌출부(71)들은 방사 요홈부(61)들의 내측 벽과 설정된 유격을 두고 그 방사 요홈부(61)들에 결합된다. 상기 방사 돌출부(71)들의 끝단은 라운드 형태로 이루어진다.

그리고, 상기 방사 돌출부(71)들 사이에는 크라운부(65)들과 결합하는 홈이 형성되는데, 그 홈은 방사 돌출부(71)들과 설정된 유격을 두고 방사 돌출부(71)들과 결합된다.

여기서, 상기 방사 요홈부(61)와 방사 돌출부(71) 사이의 유격, 및 방사 돌출부(71)들 사이의 홈과 크라운부(65) 사이의 유격은 구동 축(3)에 대한 선 기어(10)의 편심 량을 만족하며, 그 유격 거리는 선 기어(10)의 편심 량에 따라 달라질 수 있다.

그리고, 상기 방사 돌출부(71)들은 출력 축(30)의 중심 측 플랜지부(31)에 일체로 형성된다. 상기 플랜지부(31)는 축 방향에 직교하는 방향을 따라 출력 축(30)의 중심 측에 일체로 형성된다. 즉, 상기 방사 돌출부(71)들은 플랜지부(31)의 가장자리 부분에 레이디얼 방향을 따라 방사 상으로 돌출되게 형성된다.

나아가, 상기에서 출력 축(30)은 플랜지부(31) 및 방사 돌출부(71)들과 일체로 연결되는 커버부(33)를 더 포함하고 있다. 상기 커버부(33)는 선 기어(10)의 크라운부(65)들을 지지한다.

더 나아가, 상기에서 선 기어(10)는 출력 축(30)의 플랜지부(31)에 대응하는 지지 홈부(11)를 형성하고 있다. 상기 지지 홈부(11)는 출력 축(30)의 플랜지부(31)를 지지하는 부분으로, 방사 요홈부(61)들과 연결된다. 상기 지지 홈부(11)는 방사 요홈부(61)들에서 선 기어(10)의 중심 부 측으로 연결된다.

한편, 본 발명의 실시 예에서 상기 동력 전달유닛(60)의 방사 요홈부(61)들 및 방사 돌출부(71)들은 제1 베어링(40) 및 제2 베어링(50) 사이의 중심 영역에서 상호 중첩되게 배치된다.

그리고, 상기 동력 전달유닛(60)에서 선 기어(10)의 크라운부(65)들은 방사 요홈부(61)에서 방사 돌출부(71)와 접촉되는 부분에 설정된 곡률의 원호 면(67)을 형성하고 있다.

이에 따라, 상기 방사 돌출부(71)들은 출력 축(30)의 회전 방향을 따라 원호 면(67)에 법선 방향으로 접촉된다. 즉, 상기 방사 요홈부(61)들과 방사 돌출부(71)들은 출력 축(30)의 회전 방향을 따라 법선 방향으로 접촉되게 구비된다.

도 6 및 도 7을 참조하여, 상기한 바와 같은 방사 요홈부(61)들과 방사 돌출부(71)들의 결합 구조를 구체적으로 설명하면, 방사 요홈부(61)들은 내측 벽에서 크라운부(65)들의 끝단 측으로 이어지는 설정된 곡률의 제1 원호(C1: 가상선)를 형성한다. 그리고, 상기 크라운부(65)들은 끝단 측에서 선 기어(10)의 가장자리 단 측을 향하는 설정된 곡률의 제2 원호(C2: 가상 선)을 형성한다.

여기서, 상기 크라운부(65)는 제1 원호(C1) 및 제2 원호(C2)가 서로 만나는 부분에 위에서 언급한 바 있는 원호 면(67)을 형성한다. 그리고, 상기 방사 돌출부(71)는 출력 축(30)의 회전 방향을 따라 원호 면(67)에 법선 방향(N)으로 접촉된다.

이에 따라, 상기 방사 요홈부(61)들 및 방사 돌출부(71)들은 제1 베어링(40) 및 제2 베어링(50) 사이의 중심 영역에서 법선 방향(N)의 회전 토크를 선 기어(10)를 통해 출력 축(30)으로 전달할 수 있다.

다른 한편, 도 3 및 도 4와 함께 도 8을 참조하면, 본 발명의 실시 예에서는 상기 출력 축(30)의 플랜지부(31)와 선 기어(10)의 지지 홈부(11) 사이에는 윤활제(예를 들면, 그리스)가 충진되는 윤활제 충진부(35)가 구비된다.

상기 윤활제 충진부(35)는 상호 결합된 플랜지부(31)와 지지 홈부(11) 사이에 윤활제가 충진된 부분으로, 그 윤활제는 선 기어(10)의 위상 운동에 따른 출력 축(30)과의 마찰 및 마모를 줄이는 기능을 하게 된다.

여기서, 상기 윤활제는 플랜지부(31)와 지지 홈부(11) 사이의 윤활제 충진부(35)에서 밀폐 상태로 충진될 수 있다. 이러한 윤활제는 선 기어(10)의 위상 운동 전에 윤활제 충진부(35)에서 점도가 높은 반고체 상태를 유지하며, 선 기어(10)의 정/역 방향 위상 차 운동 시, 유동성을 가지는 낮은 점도 상태로 변화하게 된다. 더 나아가, 상기 윤활제는 선 기어(10)의 정/역 방향 위상 차 운동 시, 윤활제 충진부(35)에서 크라운부(65)들을 통해 순환 유동할 수 있다.

이를 위해 본 발명의 실시 예에서는 상기 크라운부(65)들에 윤활제 충진부(35)와 연결되는 윤활제 유동 홈(69)을 형성하고 있다.

상기 윤활제 유동 홈(69)은 선 기어(10)의 회전 방향을 따라 크라운부(65)들의 상면(도면 기준)에 형성된다. 이러한 윤활제 유동 홈(69)은 위에서 언급한 바 있듯이 크라운부(65)들을 지지하는 출력 축(30)의 커버부(33)를 통해 밀폐될 수 있다.

이하, 상기에서와 같이 구성되는 본 발명의 실시 예에 따른 시프트 바이 와이어 시스템용 액추에이터(100)의 작동 및 작용 효과를 앞서 개시한 도면들 및 첨부한 도면을 참조하여 상세하게 설명한다.

우선, 본 발명의 실시 예에서는 시프트 레버의 조작을 통해 시프트 레인지 변환 신호를 제어기에 입력하면, 그 제어기는 구동 모터(1)에 구동 신호를 인가한다. 이에 상기 구동 모터(1)는 구동 축(3)을 일측 방향으로 회전시킨다.

그러면, 선 기어(10)는 구동 축(3)의 편심부(8)를 통해 링 기어(20)의 내측에서 편심 회전한다. 이때, 상기 선 기어(10)는 외부 치형을 통해 링 기어(20)의 내부 치형과 치합하며 그 내부 치형을 따라 구동 축(3)의 회전 방향과 반대되는 방향으로 회전하면서 링 기어(20)의 내측에서 공전 회전을 하게 된다.

이에 따라, 상기 선 기어(10)는 사이클로이드 감속 운동에 의해 감속된 회전력을 동력 전달유닛(60)을 통해 출력 축(30)에 전달한다.

상기 동력 전달유닛(60)을 통한 동력 전달 과정을 구체적으로 설명하면, 우선 본 발명의 실시 예에서는 제1 및 제2 베어링(40, 50) 사이의 중심 영역에서 선 기어(10)의 방사 요홈부(61)들에 출력 축(30)의 방사 돌출부(71)들이 상호 겹합된 상태에 있다.

이 상태에서, 상기 선 기어(10)가 회전을 하게 되면, 방사 돌출부(71)들이 방사 요홈부(61)들에서 동력 전달방향을 따라 크라운부(65)들의 원호 면(67)에 밀착된다. 이때, 상기 방사 돌출부(71)들은 동력 전달방향을 따라 원호 면(67)에 법선 방향(N)으로 접촉된다.

따라서, 본 발명의 실시 예에서는 상기 방사 요홈부(61)들에서 크라운부(65)들의 원호 면(67)에 방사 돌출부(71)들이 선 기어(10)의 회전 방향을 따라 법선 방향(N)으로 맞닿음으로써 그 선 기어(10)의 회전력을 출력 축(30)으로 절단한다.

본 발명의 실시 예에서는 상기 방사 돌출부(71)들이 방사 요홈부(61)들에서 크라운부(65)들의 원호 면(67)에 접촉되며, 법선 방향(N)의 회전 토크를 출력 축(30)으로 전달할 수 있다.

여기서, 상기 크라운부(65)들에 대한 방사 돌출부(71)들의 접촉 면적은 균일하다. 이에 따라 본 발명의 실시 예에서는 상기 크라운부(65)들과 방사 돌출부(71)들 간에 일정한 면압을 유지시킴으로써, 선 기어(10)와 출력 축(30) 간의 슬립을 줄일 수 있다.

또한, 본 발명의 실시 예에서는 상기 선 기어(10)의 지지 홈부(11)를 통해 출력 축(30)의 플랜지부(31)를 지지함에 따라, 그 선 기어(10)와 출력 축(30)의 접촉 면적을 증가시킴으로써, 선 기어(10)와 출력 축(30) 간의 슬립을 줄일 수 있다.

따라서, 본 발명의 실시 예에서는 선 기어(10)와 출력 축(30) 간의 슬립을 감소시킬 수 있기 때문에, 선 기어(10)와 출력 축(30) 상호 간의 마모 및 그 마모에 따른 선 기어(10)와 출력 축(30)의 변형을 방지할 수 있다.

더 나아가, 본 발명의 실시 예에서는 상기 플랜지부(31)와 지지 홈부(11) 사이의 윤활제 충진부(35)에 윤활제를 충진하고, 그 윤활제 충진부(35)와 연결되는 크라운부(65)들의 윤활제 유동 홈(69)을 출력 축(30)의 커버부(33)를 통해 밀폐하고 있다.

이로써, 본 발명의 실시 예에서는 선 기어(10)의 위상 운동 시, 윤활제 충진부(35)에 충진된 윤활제를 윤활제 유동 홈(69)을을 통해 순환시키며, 그 윤활제의 윤활 작용으로서 선 기어(10) 및 출력 축(30)과의 마찰 및 마모를 줄일 수 있다.

또한, 본 발명의 실시 예에서는 상기 출력 축(30)의 커버부(33)를 통해 윤활제 유동 홈(69)을 밀폐함에 따라, 이물질이 윤활제의 윤활 영역으로 유입되는 것을 방지할 수 있다.

한편, 본 발명의 실시 예에서는 도 9에 도시된 바와 같이, 제1 베어링(40)과 제2 베어링(50) 사이의 구간(d)에서 이들 베어링(40, 50) 사이의 중심 영역에 선 기어(10)의 방사 요홈부(61)들과 출력 축(30)의 방사 돌출부(71)들이 상호 중첩되게 배치되며, 감속 시의 접촉 합력을 축소시킬 수 있다.

또한, 본 발명의 실시 예에서는 상기 제1 베어링(40)과 제2 베어링(50) 사이의 중심 영역에서 법선 방향(N)의 회전 토크를 출력 축(30)에 전달함에 따라, 법선 방향(N)의 하중이 한쪽 베어링으로 집중되는 것을 최소화 할 수 있다.

따라서, 본 발명의 실시 예에서는 상기 제1 및 제2 베어링(40, 50)에 작용하는 경 방향 하중(F1, F2)을 균등하게 분산시키며, 제1 및 제2 베어링(40, 50)에 대한 복합 하중의 발생을 최소화 할 수 있다.

이로써, 본 발명의 실시 예에서는 상기 제1 및 제2 베어링(40, 50)들의 피로 수명을 증대시킬 수 있으며, 출력 축(30)에 대한 출력 토크의 전달 효율을 더욱 향상시킬 수 있다.

이상에서 본 발명의 실시 예들에 대하여 설명하였으나, 본 발명의 기술적 사상은 본 명세서에서 제시되는 실시 예에 제한되지 아니하며, 본 발명의 기술적 사상을 이해하는 당 업자는 동일한 기술적 사상의 범위 내에서, 구성요소의 부가, 변경, 삭제, 추가 등에 의해서 다른 실시 예를 용이하게 제안할 수 있을 것이나, 이 또한 본 발명의 권리 범위 내에 든다고 할 것이다.

1: 구동 모터 2: 감속기
3: 구동 축 4: 모터 하우징
5: 고정자 6: 회전자
7: 구동부 8: 편심부
9: 감속기 하우징 10: 선 기어
11: 지지 홈부 20: 링 기어
30: 출력 축 31: 플랜지부
33: 커버부 35: 윤활제 충진부
40: 제1 베어링 50: 제2 베어링
60: 동력 전달유닛 61: 방사 요홈부
65: 크라운부 67: 원호 면
69: 윤활제 유동 홈 71: 방사 돌출부
C1: 제1 원호 C2: 제2 원호
N: 법선 방향 100: 액추에이터

Claims

구동 축을 가지며 모터 하우징의 내부에 설치되는 구동 모터와, 상기 모터 하우징과 결합하는 감속기 하우징의 내부에서 상기 구동 축에 편심 결합되는 감속기를 포함하는 시프트 바이 와이어 시스템용 액추에이터로서,
상기 감속기는,
상기 구동 축의 편심부 일측에 회전 가능하게 연결되는 선 기어와, 상기 선 기어와 치합하며 상기 감속기 하우징에 고정되는 링 기어와, 상기 편심부의 다른 일측에 회전 가능하게 연결되는 출력 축과, 상기 편심부의 일측에 결합되며 상기 선 기어를 지지하는 제1 베어링과, 상기 편심부의 다른 일측에 결합되며 상기 출력 축을 지지하는 제2 베어링을 포함하며,
상기 제1 및 제2 베어링 사이의 중심 영역에서 상기 선 기어 및 상기 출력 축에 상호 결합 가능하게 구비되는 동력 전달유닛을 더 포함하는 시프트 바이 와이어 시스템용 액추에이터.
제1 항에 있어서,
상기 동력 전달유닛은,
상기 출력 축에 대응하는 상기 선 기어의 한쪽 면 가장자리 부분에 레이디얼 방향을 따라 방사 상으로 형성되는 방사 요홈부들과,
상기 출력 축의 가장자리 부분에 레이디얼 방향을 따라 돌출되게 형성되며, 상기 방사 요홈부들에 설정된 유격을 두고 결합되는 방사 돌출부들
을 포함하는 시프트 바이 와이어 시스템용 액추에이터.
제2 항에 있어서,
상기 방사 요홈부들 및 방사 돌출부들은,
상기 제1 및 제2 베어링 사이의 중심 영역에서 상호 중첩되게 배치되는 시프트 바이 와이어 시스템용 액추에이터.
제2 항에 있어서,
상기 동력 전달유닛은,
상기 선 기어의 상기 방사 요홈부들 사이에 레이디얼 방향을 따라 방사 상으로 형성되는 크라운부들
을 더 포함하는 시프트 바이 와이어 시스템용 액추에이터.
제4 항에 있어서,
상기 크라운부는,
상기 방사 요홈부에서 상기 방사 돌출부와 접촉되는 부분에 설정된 곡률의 원호 면을 형성하는 시프트 바이 와이어 시스템용 액추에이터.
제5 항에 있어서,
상기 방사 돌출부는,
상기 출력 축의 회전 방향을 따라 상기 원호 면에 법선 방향으로 접촉되는 시프트 바이 와이어 시스템용 액추에이터.
제6 항에 있어서,
상기 방사 요홈부 및 상기 방사 돌출부는,
상기 제1 및 제2 베어링 사이의 중심 영역에서 법선 방향의 회전 토크를 상기 선 기어를 통해 상기 출력 축으로 전달하는 시프트 바이 와이어 시스템용 액추에이터.
제2 항에 있어서,
상기 출력 축은,
축 방향에 직교하는 플랜지부를 일체로 형성하며,
상기 플랜지부는 상기 방사 돌출부들을 일체로 형성하는 시프트 바이 와이어 시스템용 액추에이터.
제8 항에 있어서,
상기 선 기어는,
상기 방사 요홈부들과 연결되며, 상기 출력 축의 플랜지부를 지지하는 지지 홈부
를 더 포함하는 시프트 바이 와이어 시스템용 액추에이터.
제9 항에 있어서,
상기 플랜지부와 상기 지지 홈부 사이에는 윤활제가 충진되는 윤활제 충진부가 구비되는 시프트 바이 와이어 시스템용 액추에이터.
제10 항에 있어서,
상기 선 기어는 상기 방사 요홈부들 사이에 형성되는 크라운부들을 포함하며,
상기 크라운부에는 상기 윤활제 충진부와 연결되는 윤활제 유동홈이 형성되는 시프트 바이 와이어 시스템용 액추에이터.
제8 항에 있어서,
상기 출력 축은,
상기 플랜지부 및 상기 방사 돌출부와 일체로 연결되는 커버부를 더 포함하는 시프트 바이 와이어 시스템용 액추에이터.
구동 축을 가지며 모터 하우징의 내부에 설치되는 구동 모터와, 상기 모터 하우징과 결합하는 감속기 하우징의 내부에서 상기 구동 축에 편심 결합되는 감속기를 포함하는 시프트 바이 와이어 시스템용 액추에이터로서,
상기 감속기는,
상기 구동 축의 편심부 일측에 회전 가능하게 연결되는 선 기어와, 상기 선 기어와 치합하며 상기 감속기 하우징에 고정되는 링 기어와, 상기 편심부의 다른 일측에 회전 가능하게 연결되는 출력 축을 포함하며,
상기 출력 축에 대응하는 상기 선 기어의 한쪽 면 가장자리 부분에 레이디얼 방향을 따라 방사 상으로 형성되는 방사 요홈부들과, 상기 출력 축의 가장자리 부분에 레이디얼 방향을 따라 돌출되게 형성되며, 상기 방사 요홈부들에 설정된 유격을 두고 결합되는 방사 돌출부들을 더 포함하는 시프트 바이 와이어 시스템용 액추에이터.
제13 항에 있어서,
상기 방사 요홈부들과 상기 방사 돌출부들은,
상기 출력 축의 회전 방향을 따라 법선 방향으로 접촉되게 구비되는 시프트 바이 와이어 시스템용 액추에이터.
제13 항에 있어서,
상기 선 기어는,
상기 선 기어의 상기 방사 요홈부들 사이에 레이디얼 방향을 따라 방사 상으로 형성되는 크라운부들
을 더 포함하는 시프트 바이 와이어 시스템용 액추에이터.
제13 항에 있어서,
상기 방사 요홈부는 내측 벽에서 상기 크라운부의 끝단 측으로 이어지는 설정된 곡률의 제1 원호(C1)를 형성하며,
상기 크라운부는 끝단 측에서 상기 선 기어의 가장자리 단 측을 향하는 설정된 곡률의 제2 원호(C2)를 형성하는 시프트 바이 와이어 시스템용 액추에이터.
제16 항에 있어서,
상기 크라운부는 상기 제1 원호(C1) 및 제2 원호(C2)가 서로 만나는 원호 면을 형성하며,
상기 방사 돌출부는 상기 출력 축의 회전 방향을 따라 상기 원호 면에 법선 방향으로 접촉되는 시프트 바이 와이어 시스템용 액추에이터.