KR100986430B1 - Noise reduction device for Motor driven power steering system - Google Patents
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Abstract
본 발명은 전동식 동력조향장치의 소음저감장치에 관한 것으로, 웜 기어축을 회전가능하게 지지하는 틸트 베어링의 유동을 탄력적으로 억제하면서 지지하여 스티어링 핸들의 조타시에 틸트 베어링에서의 작동 소음을 저감시켜 차량의 승차감을 향상시키도록 모터의 구동축과 웜 기어축을 연결하는 커플링과 상기 웜 기어축을 회전가능하게 지지하는 베어링의 내륜 사이에 탄성체가 개재된 것을 특징으로 한다.The present invention relates to a noise reduction device of an electric power steering apparatus, which supports and supports the worm gear shaft rotatably while supporting the flow of the tilt bearing to reduce the operation noise of the tilt bearing during steering of the steering wheel. An elastic body is interposed between the coupling connecting the drive shaft and the worm gear shaft of the motor and the inner ring of the bearing rotatably supporting the worm gear shaft to improve the ride comfort of the motor.
웜 기어축, 구동축, 접시스프링, 겹판스프링Worm gear shaft, drive shaft, counter spring, leaf spring
Description
본 발명은 전동식 동력조향장치에 관한 것으로, 특히 웜 기어축을 회전가능하게 지지하는 베어링의 내륜을 탄성체로 지지하여 조향핸들의 조타시에 베어링에서 발생하는 작동 소음을 효과적으로 저감하도록 한 전동식 동력조향장치의 소음저감장치에 관한 것이다.BACKGROUND OF THE
종래 차량의 조향장치로서 운전자의 조향핸들의 조작력을 보조하는 동력조향장치가 널리 사용되고 있고, 상기 동력조향장치는 유압을 발생시켜 운전자의 핸들 조작력을 보조하는 유압식 동력조향장치가 일반적으로 적용되어 오고 있지만, 최근에는 모터의 회전력을 이용하여 운전자의 핸들 조작력을 보조하는 친환경적인 전동식 동력조향장치가 사용되고 있다.Conventionally, as a steering device of a vehicle, a power steering device for assisting a steering force of a driver's steering wheel is widely used, and the power steering device has been generally applied to a hydraulic power steering device for generating hydraulic pressure to assist a driver's steering force. Recently, an eco-friendly electric power steering device is used to assist the driver's steering force by using the rotational force of the motor.
상기 전동식 동력조향장치는 차속센서 및 조향토크센서 등에서 감지한 차량의 운행조건에 따라 전자제어장치가 모터를 구동시켜 차량의 저속 운행시에는 조향핸들의 조작력이 가벼워지도록 조향 보조력을 크게 하는 반면에 고속 운행시에는 조행들의 조작력이 무거워지도록 조향 보조력을 작게 하여 주행 안정성을 도모하 고, 비상 상황시에는 급속한 조향이 이루어질 수 있도록 하여 운전자에게 항상 최적으로 조향 보조력을 제공하게 되어 있다.In the electric power steering device, the electronic control device drives the motor according to the driving conditions of the vehicle detected by the vehicle speed sensor and the steering torque sensor to increase the steering assistance force so that the steering wheel can be lighter during low speed operation of the vehicle. When driving at high speed, steering assistance power is reduced so that the driving force of the steering becomes heavy, and driving stability is promoted, and in case of emergency, the steering assistance is optimally provided to the driver at all times.
상기 전동식 동력조향장치는 상기 모터의 설치 위치에 따라 다양하게 구분되는 데, 도 1에는 모터가 스티어링 칼럼에 설치된 컬럼형 전동식 동력조향장치의 일례가 도시되어 있다.The electric power steering apparatus is classified into various types according to the installation position of the motor. In FIG. 1, an example of a column type electric power steering apparatus in which a motor is installed in a steering column is illustrated.
즉 스티어링 핸들과 연결된 스티어링 칼럼(1)의 외주에는 웜휠 기어(2)가 일체로 회전되게 장착되고, 상기 웜휠 기어(2)와 치합하는 웜 기어(3)는 웜 기어축(3a)에 형성되어 있으며, 상기 웜 기어축(3a)은 그 양단에서 베어링(4a,4b)으로 회전가능하게 지지되고, 상기 웜 기어축(3a)은 모터(5)와 커플링(6)을 매개로 회전력을 전달받을 수 있도록 연결되어 있다.That is, the
상기 웜 기어(3)와 웜휠 기어(2)는 상기 구동모터(5)의 회전 속도를 감속해서 스티어링 칼럼에 전달하는 감속기어를 구성한다.The
상기 웜 기어와 웜휠 기어의 기어 치형은 내구가 진행됨에 따라 마모가 발생하여 유격이 형성되는 데, 이러한 유격을 방지하여 상기 웜 기어와 웜휠 기어의 치형이 최적으로 치합하도록 상기 웜 기어축의 일측은 겹판스프링(3b)과 같은 탄성체로 지지됨과 더불어 상기 일측 베어링(4a)은 상기 웜 기어축이 웜휠 기어 쪽으로 틸트될 수 있도록 틸트 베어링(4a)으로 구성된다.The gear teeth of the worm gear and the worm wheel gear have wear as the durability progresses, so that a play is formed. To prevent such play, one side of the worm gear shaft is overlapped so that the teeth of the worm gear and the worm wheel gear are optimally engaged. In addition to being supported by an elastic body such as a
도 2에는 상기 모터와 웜 기어축의 연결상태를 설명하는 단면이 도시되어 있는 바, 즉 모터의 구동축(5a)에는 결합부재(7)가 스플라인으로 일체로 회전되게 끼워져 결합되고, 상기 결합부재(7)는 상기 커플링(6)을 매개로 상기 웜 기어축(3a) 과 연결되어, 상기 모터의 회전력이 그 구동축과 상기 결합부재 및 상기 커플링(6)을 통해 상기 웜 기어축(3a)에 전달되게 되며, 상기 웜 기어축(3a)의 내부에는 부시(8)가 삽입됨과 더불어 상기 부시(8)의 외주에는 상기 웜 기어축을 탄력적으로 지지하는 스프링(9)이 끼워져 장착되어 있다.2 is a cross-sectional view illustrating a connection state between the motor and the worm gear shaft, that is, the
도 3에는 상기 커플링(6)의 정면도가 도시되어 있는 바, 상기 커플링(6)은 상기 모터의 구동축에 끼워지도록 중앙에 조립구멍을 가진 커플링바디(6a)와, 이 커플링바디(6a)의 외주에 원주방향으로 일정 간격을 두고 배치되면서 반경방향으로 돌출한 8개의 아암(6b)을 구비하고, 상기 각 아암(6b) 사이에는 8개의 결합홀(6c)이 형성되어, 상기 8개의 결합홀(6c)에 상기 결합부재에서 돌출한 돌기와 상기 웜 기어축에서 돌출한 돌기가 교대로 삽입되어, 상기 결합부재가 상기 커플링을 매개로 상기 웜 기어축과 연결되게 되는 것이다.3 shows a front view of the
상기 커플링(6)은 통상적으로 고무와 같은 탄성체로 이루어져, 상기 모터의 회전력을 상기 웜 기어축을 전달할 때에 모터의 급격한 토크 변화를 상기 커플링이 흡수하여 저감시키고, 충격도 완화시키게 된다.The
도 4에는 상기 커플링과 상기 틸트 베어링의 배치 관계를 단면으로 확대하여 도시하고 있는 바, 즉 상기 틸트 베어링(4a)은 하우징에 고정되게 장착되는 외륜(4aa)과, 상기 웜 기어축(3a)의 외주에 압입되는 내륜(4ab) 및, 상기 외륜과 내륜 사이에 개재된 다수개의 볼(4ac)을 각각 구비하고, 상기 외륜과 내륜의 서로 대향하는 면에는 상기 볼(4ac)이 수용되는 수용홈(4ad)이 각각 형성되는 데, 상기 수용홈(4ad)의 직경은 상기 볼의 직경보다 크게 형성되어, 상기 볼이 상기 수용홈에 수용된 상태에서 어느 정도 상하 및 좌우로 이동이 가능하게 된다.4 shows the arrangement relationship between the coupling and the tilt bearing in an enlarged cross section, that is, the tilt bearing 4a has an outer ring 4aa fixedly mounted to a housing and the
따라서 틸트 베어링에 의해 끼워져 지지되는 웜 기어축(3a)은 상기 틸트 베어링의 수용홈에 의해 그 축방향으로 유동될 수 있을 뿐만 아니라 상기 웜휠 기어 측으로 틸트될 수 있게 된다.Thus, the
상기 커플링(6)은 모터와 웜 기어 사이에서 단지 모터의 회전력을 전달하는 기능을 할 뿐이고, 상기 웜 기어를 축방향으로 지지하는 어떠한 역할도 하지 못하고 있다.The
그런데 상기와 같은 종래의 틸트 베어링을 매개로 한 웜 기어축의 지지구조에서 차량의 정차시 좌우 조타 후에 릴리이즈시킬 때와 험로를 주행할 때에 상기 웜 기어축이 좌우로 유동하게 되는 데, 웜 기어축의 좌우 유동으로 웜 기어축을 지지하고 있는 상기 틸트 베어링의 볼도 그 내륜과 외륜에 끼워진 상태로 좌우로 유동하면서 작동 소음을 발생시킨다고 하는 결점이 있었다.However, in the above-described conventional support structure of the worm gear shaft via the tilt bearing, the worm gear shaft flows from side to side when releasing after left and right steering when driving the vehicle and when driving on a bad road. The ball of the tilt bearing, which supports the worm gear shaft in flow, also has a drawback that the operation noise is generated while the ball is moved from side to side while being fitted to its inner and outer rings.
이에 본 발명은 상기한 사정을 감안하여 안출된 것으로, 웜 기어축을 회전가능하게 지지하는 틸트 베어링의 유동을 탄력적으로 억제하여 스티어링 핸들의 조타시에 틸트 베어링에서 발생하는 작동 소음을 저감시켜 차량의 승차감을 향상시키도록 한 전동식 동력조향장치의 소음저감장치를 제공함에 그 목적이 있다.Accordingly, the present invention has been made in view of the above-described circumstances, and it is possible to flexibly suppress the flow of the tilt bearing rotatably supporting the worm gear shaft, thereby reducing the operating noise generated in the tilt bearing during steering of the steering wheel, thereby making the vehicle more comfortable to ride. It is an object of the present invention to provide a noise reduction device of an electric power steering device to improve the performance.
상기와 같은 목적을 달성하기 위한 본 발명은, 모터의 구동축과 웜 기어축을 일체로 회전가능하게 연결하는 커플링과 상기 웜 기어축 사이에 상기 웜 기어축과 틸트 베어링을 탄력적으로 지지하는 탄성체가 개재된 것을 특징으로 한다.The present invention for achieving the above object is interposed between a coupling for rotatably connecting the drive shaft and the worm gear shaft of the motor and an elastic body for elastically supporting the worm gear shaft and the tilt bearing between the worm gear shaft. It is characterized by.
또한 상기 모터의 구동축을 상기 커플링에 연결하는 결합부재와 상기 커플링 사이에도 상기 커플링과 웜 기어축 및 상기 틸트 베어링을 탄력적으로 지지하는 또 다른 탄성체가 추가로 개재된 것을 특징으로 한다.In addition, between the coupling member for connecting the drive shaft of the motor to the coupling and the coupling further characterized in that the elastic body for supporting the coupling and the worm gear shaft and the tilt bearing is further interposed.
상기 탄성체는 접시스프링 혹은 겹판스프링인 것을 특징으로 한다.The elastic body is characterized in that the plate spring or the leaf spring.
본 발명에 따른 전동식 동력조향장치의 소음저감장치에 의하면, 웜 기어축을 회전가능하게 지지하는 틸트 베어링의 내륜을 탄성체로 지지하여 웜 기어축의 이동에 따른 틸트 베어링의 유동을 상기 탄성체로 효과적으로 억제하고, 커플링과 모터 연결부 사이에도 또다른 탄성체를 추가하여 댐핑 기능이 발휘되도록 함으로써, 스티어링 핸들의 조타시에 틸트 베어링의 작동 소음을 효과적으로 저감시켜 스티어링 핸들의 조작감 및 승차감을 향상시킬 수 있는 등의 효과가 있다. According to the noise reduction device of the electric power steering apparatus according to the present invention, by supporting the inner ring of the tilt bearing rotatably supporting the worm gear shaft with an elastic body to effectively suppress the flow of the tilt bearing according to the movement of the worm gear shaft to the elastic body, Another elastic body is added between the coupling and the motor connection to provide a damping function, which effectively reduces the operating noise of the tilt bearing during steering of the steering handle, thereby improving the steering handle and riding comfort. have.
이하 본 발명을 첨부된 예시도면에 의거 상세히 설명한다.BEST MODE FOR CARRYING OUT THE INVENTION The present invention will now be described in detail with reference to the accompanying drawings.
도 5는 본 발명의 1실시예에 따른 소음저감장치가 설치된 전동식 동력조향장치의 요부 정면도인 바, 즉 모터의 구동축(11)의 회전력을 웜 기어축(12)에 전달하도록 상기 구동축(11)과 웜 기어축(12) 사이에 커플링(13)이 개재되고, 상기 구동축(11)과 대향하는 상기 웜 기어축(12)의 일단은 틸트 베어링(14)을 매개로 회전가능하게 지지되며, 상기 커플링(13)의 상기 웜 기어축(12)과 대향하는 대향면에는 웜 기어축(12)을 향해 완만한 형상을 이루도록 구부러진 접시 형상의 접시스프링(15)이 일체로 고정되게 부착된다.5 is a front view of a main portion of an electric power steering apparatus in which a noise reduction device is installed according to an embodiment of the present invention, that is, the
도 6은 도 5의 요부 단면도인 바, 상기 틸트 베어링(14)은 하우징(16)에 고정되는 외륜(14a)과, 상기 웜 기어축(12)에 끼워져 지지되는 내륜(14b), 상기 외륜(14a)과 내륜(14b) 사이에 개재되는 다수개의 볼(14c) 및, 상기 외륜과 내륜의 서로 대향하는 대향면에 상기 볼의 직경보다 큰 직경을 갖도록 형성되어 상기 볼이 수용되는 수용홈(14d)을 각각 갖추고 있다.6 is a cross-sectional view of the main part of FIG. 5, wherein the tilt bearing 14 includes an
상기 커플링(13)은 도 3에 도시한 종래의 커플링과 유사하게 상기 모터의 구동축(11)에 끼워지도록 중앙에 조립구멍이 형성된 커플링바디와, 이 커플링바디의 외주에 그 축중심에 대해 원주방향으로 서로 이격된 간격을 두고 배치되면서 반경방향으로 돌출한 다수개의 아암을 구비하고, 상기 커플링의 상기 틸트 베어링 쪽을 향한 일측면에 상기 접시스프링(15)이 부착되어 있다.Similarly to the conventional coupling shown in Fig. 3, the
상기 접시스프링(15)의 외주 가장자리는 상기 베어링(14)의 내륜(14b)과 직접 밀착하거나 혹은 상기 웜 기어축을 개재하여 상기 내륜(14b)을 탄력적으로 지지하게 된다.The outer circumferential edge of the
이에 따라 상기 웜 기어축(12)이 스티어링 핸들의 조작에 따라 축방향으로 밀리면서 상기 베어링에도 축방향으로 유동이 발생할 때에 상기 접시스프링(15)이 베어링을 탄력적으로 지지하여 주므로, 베어링의 축방향 지지강성이 증대되고 베어링의 충격을 상기 접시스프링(15)이 흡수하여 주므로 소음이 저감되게 된다.Accordingly, when the
도 7과 도 8에는 본 발명의 2실시예에 따른 소음저감장치가 설치된 전동식 동력조향장치의 요부 정면도와 단면도가 각각 도시되어 있는 바, 2실시예에서는 상기 커플링바디의 상기 모터를 향한 일측면과 웜 기어축을 향한 타측면에 동시에 접시스프링(15)과 서브접시스프링(15a)이 한쌍으로 부착되어, 접시스프링(15)만을 구비한 상기 1실시예보다 한쌍의 접시스프링(15,15a)에 의한 댐핑 및 완충 효과가 우수해져 소음 저감 효과가 향상되게 된다.7 and 8 are a front view and a cross-sectional view of main parts of the electric power steering apparatus in which the noise reduction device according to the second embodiment of the present invention is installed, respectively. In the second embodiment, one side of the coupling body toward the motor is shown. And the pair of
즉 상기 모터의 구동축(11)을 커플링(13)에 연결하는 결합부재(11a)와 상기 커플링(13)의 대향하는 일측면 사이에도 서브접시스프링(15a)이 개재되어 있다.That is, a
도 9와 도 10에는 본 발명의 3실시예에 따른 소음저감장치가 설치된 전동식 동력조향장치의 요부 사시도와 단면도가 각각 도시되어 있는 바, 3실시예에서는 상기 접시 형상의 접시스프링(15)을 사용하는 대신에 다수개로 이루어진 겹판스프링(25)을 적용한 점에서 차이가 있고, 상기 틸트 베어링을 탄력적으로 지지하는 점에서 차이가 없다.9 and 10 are respectively a perspective view and a cross-sectional view of the main portion of the electric power steering apparatus with noise reduction device according to the third embodiment of the present invention. In the third embodiment, the dish-
다수개로 이루어진 상기 각 겹판스프링(25)의 일단은 상기 커플링바디(13a)에 고정되게 부착되는 반면에 각 겹판스프링(25)의 타단은 상기 웜 기어축(12) 쪽을 향해 구부러져 상기 베어링의 내륜(14b)에 직접 밀착되거나 혹은 웜 기어축의 선단에 밀착되고, 각 겹판스프링(25)은 원주 방향으로 서로를 이격시키는 각도를 두고 다수개로 배치된다.One end of each of the
도 11과와 도 12에는 본 발명의 4실시예에 따른 소음저감장치가 설치된 전동식 동력조향장치의 요부 정면도와 단면도가 각각 도시되어 있는 바, 4실시예에서는 상기 커플링바디의 상기 모터를 향한 일측면과 웜 기어축을 향한 타측면에 동시에 다수개의 겹판스프링(25)과 서브겹판스프링(25a)이 한쌍으로 부착되어, 겹판스프링(25)만 구비된 상기 3실시예보다 겹판스프링(25,25a)에 의한 댐핑 및 완충 효과가 우수해져 소음 저감 효과가 향상되게 된다.11 and 12 are front and cross-sectional views of main parts of the electric power steering apparatus in which the noise reduction device according to the fourth embodiment of the present invention is installed. In the fourth embodiment, the coupling body faces the motor. A plurality of
즉 상기 모터의 구동축(11)을 커플링(13)에 연결하는 결합부재(11a)와 상기 커플링(13)의 대향하는 일측면 사이에도 서브겹판스프링(25a)이 개재되어 있다.That is, the
상기 커플링(13)의 양측면에 장착되는 다수개로 이루어진 겹판스프링(25)과 서브겹판스프링(25a)은 상기 커플링을 중심으로 좌우로 대칭되게 부착된다.A plurality of
도 1은 종래 기술에 따른 전동식 동력조향장치의 절개 사시도,1 is a cutaway perspective view of an electric power steering apparatus according to the prior art,
도 2는 도 1의 요부 확대 단면도,2 is an enlarged cross-sectional view of the main part of FIG. 1;
도 3은 커플링의 정면도,3 is a front view of the coupling,
도 4는 도 2의 요부 확대 단면도,4 is an enlarged cross-sectional view of the main part of FIG. 2;
도 5는 본 발명의 1실시예에 따른 소음저감장치를 구비한 전동식 동력조향장치의 요부 정면도,5 is a front view of main parts of an electric power steering apparatus including a noise reduction device according to an embodiment of the present invention;
도 6은 도 5의 요부 단면도,6 is a sectional view of the main part of FIG. 5;
도 7은 본 발명의 2실시예에 따른 소음저감장치를 구비한 전동식 동력조향장치의 요부 정면도,7 is a front view of main parts of an electric power steering apparatus having a noise reduction device according to a second embodiment of the present invention;
도 8은 도 7의 요부 단면도,8 is a sectional view of the main part of FIG. 7;
도 9는 본 발명의 3실시예에 따른 소음저감장치를 구비한 전동식 동력조향장치의 요부 사시도,9 is a perspective view of main parts of an electric power steering apparatus including a noise reduction device according to an embodiment of the present invention;
도 10은 도 9의 요부 단면도,10 is a sectional view of the main part of FIG. 9;
도 11은 본 발명의 4실시예에 따른 소음저감장치를 구비한 전동식 동력조향장치의 요부 정면도,11 is a front view of main parts of an electric power steering apparatus including a noise reduction device according to a fourth embodiment of the present invention;
도 12는 도 11의 요부 단면도이다.12 is a sectional view showing the main parts of FIG. 11.
< 도면의 주요 부분에 대한 부호의 설명 ><Description of Symbols for Main Parts of Drawings>
11-구동축 12-웜 기어축11-drive shaft 12-worm gear shaft
13-커플링 14-베어링13-coupling 14-bearing
15-접시스프링 16-하우징15-sealing 16-housing
25-겹판스프링25-leaf spring
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