KR100723732B1 - 웜 기어 유격 보상 장치를 구비한 전동식 동력 보조조향장치 - Google Patents

웜 기어 유격 보상 장치를 구비한 전동식 동력 보조조향장치 Download PDF

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Abstract

본 발명은 웜 휠과 웜 기어의 이물림 유격을 보상하여 진동 및 소음을 방지하는 웜 기어 유격 보상 장치를 구비한 전동식 동력 보조 조향장치에 관한 것이다.
본 발명은 하우징 내부에서 조향축에 웜 휠이 장착되고 웜 휠에 이물림되는 웜 기어가 형성된 웜 샤프트가 모터에 의해 구동되는 전동식 동력 보조 조향장치에 있어서, 웜 샤프트 단부에 구비된 제 1 웜 샤프트 베어링에 탄성 부재를 이용하여 웜 휠 방향으로 하중을 가하되 탄성 부재는 2 단 절곡된 'ㄷ' 자 형태의 판형 스프링으로 양단부는 하우징에 의해 지지되며 중앙부는 제 1 웜 샤프트 베어링의 외주면과 접하는 것을 특징으로 하는 웜 기어 유격 보상 장치를 구비한 전동식 동력 보조 조향장치를 제공한다.
본 발명에 의하면, 웜 휠과 웜 기어의 이물림에 유격이 발생한 경우 탄성력을 가진 케이스와 베어링에 경방향 하중을 가하는 탄성 부재에 의해 웜 샤프트에 변위를 발생시켜 웜 휠과 웜 기어의 이물림 유격을 보상함으로써 전동식 동력 보조 조향장치를 장착한 차량의 조향 운전시에 웜 기어 이물림 유격에 의해 발생할 수 있는 진동과 소음을 방지함으로써 운전자에게 부드럽고 편안한 조향감을 제공할 수 있는 효과가 있다.
웜 휠, 웜, 웜 샤프트, 조향축, 부쉬, 스프링

Description

웜 기어 유격 보상 장치를 구비한 전동식 동력 보조 조향장치{Electric Power Steering System Equipped with Worm Gear Clearance Compensator}
도 1은 종래의 컬럼 타입 전동식 동력 보조 조향장치의 내부 구조를 나타낸 단면도,
도 2는 본 발명의 바람직한 실시예에 따른 컬럼 타입 전동식 동력 보조 조향장치의 내부 구조를 나타낸 단면도,
도 3a는 본 발명에 따른 케이스의 측단면도,
도 3b는 본 발명에 따른 케이스의 평면도이다.
< 도면의 주요 부분에 대한 부호의 설명 >
100: 컬럼 타입 전동식 동력 보조 조향장치 110: 조향축
120: 웜 휠 130: 웜 기어
140: 웜 샤프트 150: 제 1 웜 샤프트 베어링
160: 제 2 웜 샤프트 베어링 170: 모터축
180: 모터 190: 하우징
210: 케이스 220: 탄성 부재
320: 화살표 330: 제 1 표식
340: 제 2 표식
본 발명은 웜 기어 유격 보상 장치를 구비한 전동식 동력 보조 조향장치에 관한 것이다. 더욱 상세하게는 조향축에 웜 휠이 장착되고 웜 휠에 이물림되는 웜 기어가 형성된 웜 샤프트가 모터에 의해 구동되는 전동식 동력 보조 조향장치에 있어서, 탄성 부재를 이용해 제 1 웜 샤프트 베어링에 경방향 하중을 발생시켜 웜 기어에 마모가 발생하더라도 웜 기어가 웜 휠에 치합되도록 하중을 작용함으로써 유격의 발생을 방지하는 웜 기어 유격 보상 장치를 구비한 전동식 동력 보조 조향장치에 관한 것이다.
차량 조향장치의 최근 기술 동향은 조향 상태의 안정성 및 부드럽고 편안한 조향감 등 안전과 함께 운전자의 편리성을 추구하는 방향으로 연구개발이 이루어지고 있다. 이러한 개발 추세에 따라 운전자의 조향감을 향상시키기 위한 방법으로 유압식 또는 전동식 등의 다양한 동력 보조 조향장치들이 개발되고 있는데, 유압식에 비해 전동식이 경량화되고 에너지 소모량이 적으며 차량 연비가 향상되는 이점 때문에 전동식 동력 보조 조향장치들의 사용이 늘어나고 있는 추세이다.
전동식 동력 보조 조향장치는 차속 센서 및 조향 토크 센서 등에서 감지한 차량의 운행 조건에 따라 전자 제어 장치에서 모터를 구동시켜 운전자의 조향력을 보조함으로써, 저속 운행시에는 가볍고 편안한 조향 상태를 제공하고, 고속 운행시에는 무겁고 안정적인 조향 상태를 제공하며, 돌발적인 비상 상황에서는 이에 대처 하여 급속한 조향이 가능하도록 하는 등 운전자에게 최적의 조향감을 유지할 수 있도록 하는 조향 성능을 제공한다.
이러한 전동식 동력 보조 조향장치는 장착되는 위치에 따라 여러 가지 종류로 나눠질 수 있는데, 그 중 컬럼 타입 전동식 동력 보조 조향장치(C-EPS: Column Assist Type Electric Power Steering System)는 운전석의 조향휠과 차량 하부의 기어박스를 연결하는 조향축을 차체에 고정하기 위한 조향 컬럼 부위에 전동 모터를 구비한 동력 보조 조향장치를 설치하여 운전자가 조작하는 조향휠의 회전력이 동력 보조 조향장치에 의해서 기어박스에 전달될 수 있도록 하는 장치이다.
도 1은 종래의 컬럼 타입 전동식 동력 보조 조향장치의 내부 구조를 나타낸 단면도이다. 중간부에 웜 기어(130)가 형성된 웜 샤프트(140)가 구비되고 웜 샤프트(140)의 양단에는 제 1 웜 샤프트 베어링(150)과 제 2 웜 샤프트 베어링(160)이 각각 설치되어 웜 샤프트(140)를 지지하며 웜 샤프트(140)는 모터축(170)과 연결되어 모터(180)의 구동에 의해 웜 샤프트(140)가 회전하는 구조로 되어 있다.
웜 샤프트(140)의 중간부에 형성된 웜 기어(130)와 이물림될 수 있도록 웜 기어(130)의 외경 일측에는 웜 휠(120)이 구비되며, 웜 휠(120)은 운전자가 조작하는 조향휠(미도시)의 회전력을 전달하는 조향축(110)에 장착되어, 모터(180)의 구동에 의한 웜 샤프트(140)의 회전력이 조향축(110)에 전달되는 구조이다.
따라서, 차량 운행 조건에 따라 차량에 구비된 전자 제어 장치에 의해 모터(180)의 구동을 제어하고 모터(180)의 구동에 의한 웜 샤프트(140)의 회전력이 운전자가 조작하는 조향휠(미도시)의 회전력에 부가하여 조향축(110)에 전달됨으로써 운전자의 조향 운전 상태를 부드럽고 안정적으로 유지할 수 있게 된다.
웜 기어 방식으로 이물림되는 웜 휠(120)과 웜 샤프트(140)는 외부로부터의 보호를 위해 하우징(190) 내부에 장착되지만, 도 1의 웜 기어 치형 확대도에서 점선으로 도시한 바와 같이 사용에 따라 접촉되는 기어의 치는 마모가 발생하며 마모량이 커짐에 따라 웜 휠(120)과 웜 기어(130)의 이물림에 유격이 증가하고 또한 기어 치의 마모에 따라 백래쉬(Backlash)가 증가하여 래틀 노이즈(Rattle Noise)가 발생하는 문제점이 있었다.
이러한 문제점을 해결하기 위해 본 발명은, 조향축에 웜 휠이 장착되고 웜 휠에 이물림되는 웜 기어가 형성된 웜 샤프트가 모터에 의해 구동되는 전동식 동력 보조 조향장치에 있어서, 탄성 부재를 이용해 제 1 웜 샤프트 베어링에 경방향 하중을 발생시켜 웜 기어에 마모가 발생하더라도 웜 기어가 웜 휠에 치합되도록 하중이 작용함으로써 유격의 발생을 방지하는 웜 기어 유격 보상 장치를 구비한 전동식 동력 보조 조향장치를 제공하는 데 그 목적이 있다.
이러한 목적을 달성하기 위해 본 발명은, 하우징 내부에서 조향축에 웜 휠이 장착되고 상기 웜 휠에 이물림되는 웜 기어가 형성된 웜 샤프트가 모터에 의해 구동되는 전동식 동력 보조 조향장치에 있어서, 웜 샤프트 단부에 구비된 제 1 웜 샤프트 베어링에 탄성 부재를 이용하여 웜 휠 방향으로 하중을 가하되 탄성 부재는 2 단 절곡된 'ㄷ' 자 형태의 판형 스프링으로 양단부는 하우징에 의해 지지되며 중앙부는 제 1 웜 샤프트 베어링의 외주면과 접하는 것을 특징으로 하는 웜 기어 유격 보상 장치를 구비한 전동식 동력 보조 조향장치를 제공한다.
이하, 본 발명의 바람직한 실시예를 첨부된 도면들을 참조하여 상세히 설명한다. 우선 각 도면의 구성요소들에 참조부호를 부가함에 있어서, 동일한 구성요소들에 대해서는 비록 다른 도면상에 표시되더라도 가능한 한 동일한 부호를 가지도록 하고 있음에 유의해야 한다. 또한, 본 발명을 설명함에 있어, 관련된 공지 구성 또는 기능에 대한 구체적인 설명이 본 발명의 요지를 흐릴 수 있다고 판단되는 경우에는 그 상세한 설명은 생략한다.
도 2는 본 발명의 바람직한 실시예에 따른 컬럼 타입 전동식 동력 보조 조향장치의 내부 구조를 나타낸 단면도이다. 중간부에 웜 기어(130)가 형성된 웜 샤프트(140)가 구비되고 웜 샤프트(140)의 양단에는 제 1 웜 샤프트 베어링(150)과 제 2 웜 샤프트 베어링(160)이 각각 설치되어 웜 샤프트(140)를 지지하며 웜 샤프트(140)는 모터축(170)과 연결되어 모터(180)의 구동에 의해 웜 샤프트(140)가 회전하는 구조로 되어 있다.
웜 샤프트(140)의 중간부에 형성된 웜 기어(130)와 이물림될 수 있도록 웜 기어(130)의 외경 일측에는 웜 휠(120)이 구비되며, 웜 휠(120)은 운전자가 조작하는 조향휠(미도시)의 회전력을 전달하는 조향축(110)에 장착되어, 모터(180)의 구동에 의한 웜 샤프트(140)의 회전력이 조향축(110)에 전달되는 구조이며, 제 1 웜 샤프트 베어링(150)의 외주면과 제 1 웜 샤프트 베어링(150)의 일면을 감싸며 하우징(190)의 외부로 일부 돌출된 캡 형상의 케이스(210)를 구비하며 케이스(210)의 하단부 내부에는 탄성 부재(220)를 구비한다.
도 3a는 본 발명에 따른 케이스의 측단면도이고, 도 3b는 본 발명에 따른 케 이스의 평면도이다.
케이스(210)는 고무 재질또는 기타 탄성을 지닌 부재로서 웜 축(140)이 삽입된 제 1 웜 샤프트 베어링(150)을 하우징(190)에 고정하는 역할을 하는 동시에 웜 축(140)과 웜 휠(120)이 이물림되어 회전할 때 발생하는 진동을 흡수하는 역할을 한다.
케이스(210)의 하단부 내부에는 하측은 하우징(190)에 지지되며 상측은 제 1 웜 샤프트 베어링(150)을 지지하는 탄성 부재(220)는 2 단 절곡된 'ㄷ'자 형태의 판형 스프링으로, 설명한 바와 같이 탄성 부재(220)의 양단부는 하우징(190)에 의해 지지되며 중앙부는 제 1 웜 샤프트 베어링(150)의 외주면과 접하여 제 1 웜 샤프트 베어링(150)을 도 2에 도시된 웜 휠(120) 방향으로 하중을 가하여 웜 기어(130)에 마모가 발생하더라도 웜 기어가(130) 웜 휠(120)에 치합되도록 하중이 작용함으로써 유격의 발생을 방지한다.
또한, 하우징(190) 밖으로 돌출된 케이스(210)의 일면에는 탄성 부재(220)가 위치한 방향으로 화살표(320) 등의 지시 표식을 부가하고 화살표(320) 방향의 끝에는 제 1 표식(330)을 부가하며, 케이스(210)가 삽입되는 하우징(190)의 외부 수직 하단부에는 하우징(190)에 케이스(210)를 조립할 때 탄성 부재(220)가 수직 상부 방향으로 제 1 웜 샤프트 베어링(150)에 힘을 가할 수 있도록 하기 위해 화살표(320) 등의 지시 표식 및 제 1 표식(330)과 일치할 수 있도록 하는 제 2 표식(340)을 부가한다.
이상의 설명은 본 발명의 기술 사상을 예시적으로 설명한 것에 불과한 것으로서, 본 발명이 속하는 기술 분야에서 통상의 지식을 가진 자라면 본 발명의 본질적인 특성에서 벗어나지 않는 범위에서 다양한 수정 및 변형이 가능할 것이다. 따라서, 본 발명에 개시된 실시예들은 본 발명의 기술 사상을 한정하기 위한 것이 아 니라 설명하기 위한 것이고, 이러한 실시예에 의하여 본 발명의 기술 사상의 범위가 한정되는 것은 아니다. 본 발명의 보호 범위는 아래의 청구범위에 의하여 해석되어야 하며, 그와 동등한 범위 내에 있는 모든 기술 사상은 본 발명의 권리범위에 포함되는 것으로 해석되어야 할 것이다.
이상에서 설명한 바와 같이 본 발명에 의하면, 웜 휠과 웜 기어의 이물림에 유격이 발생한 경우 탄성력을 가진 케이스와 베어링에 경방향 하중을 가하는 탄성 부재에 의해 웜 샤프트에 변위를 발생시켜 웜 휠과 웜 기어의 이물림 유격을 보상함으로써 전동식 동력 보조 조향장치를 장착한 차량의 조향시 웜 기어 이물림 유격에 의해 발생할 수 있는 진동과 소음을 방지함으로써 운전자에게 부드럽고 편안한 조향감을 제공할 수 있는 효과가 있다.

Claims (4)

  1. 하우징 내부에서 조향축에 웜 휠이 장착되고 상기 웜 휠에 이물림되는 웜 기어가 형성된 웜 샤프트가 모터에 의해 구동되는 전동식 동력 보조 조향장치에 있어서,
    상기 웜 샤프트 단부에 구비된 제 1 웜 샤프트 베어링에 탄성 부재를 이용하여 상기 웜 휠 방향으로 하중을 가하되 상기 탄성 부재는 2 단 절곡된 'ㄷ' 자 형태의 판형 스프링으로 양단부는 상기 하우징에 의해 지지되며 중앙부는 상기 제 1 웜 샤프트 베어링의 외주면과 접하는 것을 특징으로 하는 웜 기어 유격 보상 장치를 구비한 전동식 동력 보조 조향장치.
  2. 제 1 항에 있어서,
    상기 제 1 웜 샤프트 베어링과 상기 탄성 부재는 케이스에 삽입되어 상기 하우징에 고정되는 것을 특징으로 하는 웜 기어 유격 보상 장치를 구비한 전동식 동력 보조 조향장치.
  3. 제 2 항에 있어서,
    상기 하우징 밖으로 노출되는 케이스 부위에는 스프링이 위치한 방향을 표시하는 화살표 및 제 1 표식을 구비한 것을 특징으로 하는 웜 기어 유격 보상 장치를 구비한 전동식 동력 보조 조향장치.
  4. 제 3 항에 있어서,
    상기 케이스가 장착되는 하우징의 수직 하부에는 상기 하우징에 상기 케이스를 조립할 때 스프링의 위치를 정하기 위한 제 2 표식을 구비한 것을 특징으로 하는 웜 기어 유격 보상 장치를 구비한 전동식 동력 보조 조향장치.
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