KR101034099B1 - 전동식 동력조향장치의 웜 기어축 지지장치 - Google Patents

Abstract

본 발명은 웜 기어축의 일단을 3축 방향에서 탄력적으로 지지하여 지지 강성을 증대시켜 웜 기어축의 유동을 억제하고 이음의 발생을 방지하여 차량의 NVH 성능을 향상시키도록 한 전동식 동력조향장치의 웜 기어축 지지장치를 제공하기 위해, 스티어링 칼럼에 일체로 회전되게 결합된 웜휠 기어와 치합하는 웜 기어축의 일단이 베어링을 매개로 회전가능하게 장착되고, 상기 베어링은 원주 방향을 따라 일정 간격을 두고 배치된 스프링에 의해 다축 방향에서 탄력적으로 지지된다.

웜 기어축, 베어링, 요크, 플런저, 스프링, 부시

Description

전동식 동력조향장치의 웜 기어축 지지장치{Device for supporting worm gear shaft of motor driven power steering system}

본 발명은 전동식 동력조향장치에 관한 것으로, 특히 웜 기어축을 3축 방향에서 탄력적으로 지지하여 전동식 동력조향장치의 작동 소음을 저감시키도록 한 전동식 동력조향장치의 웜 기어축 지지장치에 관한 것이다.

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.

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 조행핸들의 조작력이 무거워지도록 조향 보조력을 작게 하여 주행 안정성을 도모하고, 비상 상황시에는 급속한 조향이 이루어질 수 있도록 하여 운전자에게 항상 최 적으로 조향 보조력을 제공하게 되어 있다.

상기 전동식 동력조향장치는 상기 모터의 설치 위치에 따라 다양하게 구분되는 데, 도 1에는 모터가 스티어링 칼럼에 설치된 컬럼형 전동식 동력조향장치의 일례가 도시되어 있다.

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.

상기 웜 기어(3)와 웜휠 기어(2)는 상기 구동모터(5)의 회전 속도를 감속해서 스티어링 칼럼에 전달하는 감속기어를 구성한다.

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 리프스프링(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.

도 2에는 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 대 향하는 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.

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.

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.

또한 상기 리프스프링(3b)에 의해 웜 기어축(3a)이 베어링(4b)을 개재하여 탄력적으로 지지된 상태에서 리프스프링(3b)과 베어링(4b)의 접촉부 사이에 마찰 이음이 발생된다고 하는 결점이 있었다.

이에 본 발명은 상기한 사정을 감안하여 안출된 것으로, 웜 기어축의 일단을 3축 방향에서 탄력적으로 지지하여 지지 강성을 증대시켜 웜 기어축의 유동을 억제하고 이음의 발생을 방지하여 차량의 NVH 성능을 향상시키도록 한 전동식 동력조향장치의 웜 기어축 지지장치를 제공함에 그 목적이 있다.

상기와 같은 목적을 달성하기 위한 본 발명은, 스티어링 칼럼에 일체로 회전되게 결합된 웜휠 기어와 치합하는 웜 기어축의 일단이 베어링을 매개로 회전가능하게 장착되고, 상기 베어링은 원주 방향을 따라 일정 간격을 두고 배치된 스프링에 의해 다축 방향에서 탄력적으로 지지된다.

바람직하기로는 상기 베어링은 원주 방향을 따라 120도의 각도를 두고 배치된 3개의 스프링에 의해 탄력적으로 지지된 것을 특징으로 한다.

상기 베어링의 외주에는 부시가 끼워져 장착되고, 상기 부시의 외주에는 서포트 요크가 안착되며, 이 서포트 요크를 가압하는 플런저는 조절볼트에 의해 축방향으로 이동하도록 설치되고, 상기 플런저와 서포트 요크 사이에 상기 스프링이 개재된 것을 특징으로 한다.

상기 서포트 요크가 안착되는 부시에의 좌우 양측에는 부시의 탄성 변형을 유도하는 절개홀이 형성된 것을 특징으로 한다.

본 발명에 따른 전동식 동력조향장치의 웜 기어축 지지장치에 의하면, 웜 기어축의 일단이 베어링을 매개로 회전가능하게 지지되면서 부시를 개재하여 스프링을 매개로 3축 방향에서 조절볼트에 의해 탄력적으로 지지되어, 웜 기어축의 지지 강성이 증대되어서 차량의 조타시에 웜 기어축의 유동이 억제되어 이음의 발생이 효과적으로 방지되고, 내구 진행 후에는 조절볼트의 조임량을 조절해서 항상 일정한 힘으로 웜 기어축을 탄력적으로 지지하여 시스템의 안정성을 향상시킬 수 있는 등의 효과가 있다.

이하 본 발명을 첨부된 예시도면에 의거 상세히 설명한다.

도 3에는 본 발명에 따른 지지장치를 매개로 웜 기어축이 지지된 상태가 단면으로 도시되어 있는 바, 즉 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 연결되며, 상기 웜 기어(3)와 웜휠 기어(2)는 상기 구동모터(5)의 회전 속도를 감속해서 스티어링 칼럼에 전달하는 감속기어를 구성하는 구조에서는 종래 기술과 동일하다.

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 기어축(3a)의 일측은 본 발명에 따른 지지장치(10)를 매개로 탄력적으로 지지되고, 상기 일측 베어링(4a)은 상기 웜 기어축(3a)이 웜휠 기어(2) 쪽으로 틸트될 수 있도록 틸트 베어링(4a)으로 구성된다.

상기 지지장치는 도 2내지 도 4에 자세히 도시된 바와 같이, 상기 베어링(4b)의 외주에 감싸서 끼워지는 나일론 재질의 부시(11)와, 상기 부시(11)의 원주 방향을 따라 120도의 각도를 두고 각각 배치되어 상기 부시(11)의 외주에 안착되는 다수개의 서포트 요크(12), 이 서포트 요크(12)를 각각 가압하도록 서포트 요 크(12)에 안착되는 플런저(13), 이 플런저(13)와 상기 서포트 요크(12) 사이에 개재되어 상기 서포트 요크(12)를 탄력적으로 지지하는 스프링(14) 및, 상기 플런저(13)를 가압하도록 하우징(15)에 체결되는 조절볼트(16)를 각각 구비한다.

상기 실시예에서 상기 서포트 요크(12)와 플런저(13) 및 조졸볼트(16)가 부시(11)의 원주 방향을 따라 120도의 각도를 두고 3축 방향에서 3개로 장착되어 있지만, 그 이상의 다축을 형성하면서 다수개로 장착될 수 있다.

상기 서포트 요크(12)가 안착되는 부시(11)에는 서포트 요크(12)에 의해 부시(11)가 베어링(4b) 쪽으로 가압될 때에 부시(11)가 용이하게 변형되어 베어링(4b)의 외주면에 밀착될 수 있도록 부시(11)에는 좌우 양측으로 각각 절개홀(11a)이 형성되어 있다.

상기 서포트 요크(12)는 바람직하기로 아세탈로 제작되고, 부시(11)와 접촉부에는 코팅을 처리하여 마찰을 저감시킨다.

상기와 같이 웜 기어축(3a)이 3축으로 지지됨에 따라 웜 기어축의 지지 강성이 증대되어 시스템의 안정성을 향상시킬 수 있고, 3축 방향에서 균일한 조절볼트(16)의 조임력에 의해 베어링(4b)이 스프링(14)을 매개로 탄력적으로 지지됨에 따라 지지 안정성이 향상되면서 이음과 진동이 발생될 우려가 없게 된다.

또한 내구가 진행된 후에 상기 조절볼트(16)의 조임력을 적절히 조절해서 항상 일정한 힘으로 웜 기어축을 안정되게 지지하여 시스템의 안정성을 향상시키게 된다.

도 1은 종래 기술에 따른 전동식 동력조향장치의 구성도,

도 2는 종래 기술에 따른 틸트 베어링의 장착 단면도,

도 3은 본 발명에 따른 지지장치로 전동식 동력조향장치의 웜 기어축이 지지된 상태의 사시도,

도 4는 본 발명에 따른 지지장치의 확대 사시도,

도 5는 본 발명에 따른 지지장치의 단면도이다.

< 도면의 주요 부분에 대한 부호의 설명 >

1-스티어링 칼럼 2-웜휠 기어

3-웜 기어 3a-웜 기어축

4a,4b-베어링 10-지지장치

11-부시 12-서포트 요크

13-플런저 14-스프링

15-하우징 16-조절볼트

Claims (6)

1. 스티어링 칼럼에 일체로 회전되게 결합된 웜휠 기어와 치합하는 웜 기어축의 일단이 베어링을 매개로 회전가능하게 장착되고, 상기 베어링은 원주 방향을 따라 일정 간격을 두고 배치된 스프링에 의해 다축 방향에서 탄력적으로 지지되게 설치되며;

   상기 베어링의 외주에는 부시가 끼워져 장착되고, 상기 부시의 외주에는 서포트 요크가 안착되며, 상기 서포트 요크를 가압하는 플런저는 조절볼트에 의해 축방향으로 이동하도록 설치되고, 상기 플런저와 상기 서포트 요크 사이에 상기 스프링이 개재되게 설치되며;

   상기 서포트 요크가 안착되는 부시에의 좌우 양측에는 상기 부시의 탄성 변형을 유도하는 절개홀이 형성된 것을 특징으로 하는 전동식 동력조향장치의 웜 기어축 지지장치.
2. 청구항 1에 있어서, 상기 베어링은 원주 방향을 따라 동일한 각도를 두고 배치된 적어도 2개 이상의 스프링에 의해 탄력적으로 지지된 것을 특징으로 하는 전동식 동력조향장치의 웜 기어축 지지장치.
3. 삭제
4. 삭제
5. 청구항 1에 있어서, 상기 부시는 나일론 재질로 제작된 것을 특징으로 하는 전동식 동력조향장치의 웜 기어축 지지장치.
6. 청구항 1에 있어서, 상기 서포트 요크는 아세탈 재질로 제작되고, 상기 부시와의 접촉부는 코팅 처리된 것을 특징으로 하는 전동식 동력조향장치의 웜 기어축 지지장치.

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