KR101105582B1 - 유격을 보상하는 전기식 동력 보조 조향장치 및 댐핑커플러 - Google Patents

유격을 보상하는 전기식 동력 보조 조향장치 및 댐핑커플러 Download PDF

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Abstract

본 발명은 유격을 보상하는 전기식 동력 보조 조향장치 및 댐핑 커플러에 관한 것이다.
본 발명은 전기식 동력 보조 조향장치에 있어서, 모터의 동력을 전달하는 구동축; 웜 기어의 동력을 전달하는 웜 축; 상기 웜 축의 축방향으로 제 2 스플라인(Spline)이 가공된 제 1 홀이 형성되어 있으며 상기 제 1 홀과 대향되는 제 1 스플라인이 가공된 웜 축 가이드와 결합하는 내측 로터, 상기 구동축의 축방향으로 제 4 스플라인이 가공된 제 2 홀이 형성되어 있으며 상기 제 2 홀과 대향되는 제 3 스플라인이 가공된 구동축 가이드와 결합하는 외측 로터, 상기 내측 로터와 상기 외측 로터 사이에 형성되는 탄성체(Rubber), 상기 제 1 홀을 기준으로 상기 웜 축의 축방향으로 상기 내측 로터를 분리하는 슬릿(Slit)을 형성하는 슬릿부를 포함하는 댐핑 커플러(Damping Coupler)를 포함하는 것을 특징으로 하는 유격을 보상하는 전기식 동력 보조 조향장치를 제공한다.
댐핑 커플러, 스플라인, 슬릿, 유격

Description

유격을 보상하는 전기식 동력 보조 조향장치 및 댐핑 커플러{Electrical Power Steering Apparatus And Damping Coupler for Compensating for Clearance}
본 발명은 유격을 보상하는 전기식 동력 보조 조향장치 및 댐핑 커플러에 관한 것이다. 더욱 상세하게는 자동차의 전기식 동력 보조 조향장치에 있어서 모터의 구동축과 웜 축을 연결하는 댐핑 커플러를 분리하여 특정 폭을 갖는 슬릿(Slit)을 형성하여 비틀림으로 인한 유격을 보상하여 마모 및 소음을 방지할 수 있는 유격을 보상하는 전기식 동력 보조 조향장치 및 댐핑 커플러에 관한 것이다.
자동차의 조향장치는 운전자가 조향 핸들을 돌려 자동차의 진행 방향을 자유로이 바꿀 수 있게 하는 장치로서, 자동차의 앞 바퀴가 선회하는 회전 중심을 임의로 변경하여 운전자가 원하는 방향으로 자동차를 진행시킬 수 있도록 보조하는 장치다. 이러한 조향장치에 있어서 운전자의 힘을 덜어주기 위해 보조 동력 기구로써 동력 조향장치(Power Steering System)가 사용되는데, 이러한 동력 조향장치는 크게 엔진의 힘을 이용하여 유압 펌프를 작동시켜 조향력을 보조하는 유압을 이용한 유압식 동력 보조 조향장치와 전기 모터를 이용한 전기식 동력 보조 조향장치가 있다.
유압식 동력 보조 조향장치는 조향휠의 회전을 감지하여 엔진에서 회전력을 받아 유압 펌프를 작동시키고 이 유압을 랙바 혹은 조향축에 구성된 실린더와 같은 구동부에 보내어 운전자의 조향력을 보조해 주는 구조를 가진다.
전기식 동력 보조 조향장치는 조향휠의 회전을 감지하여 랙 혹은 조향축에 설치되어 회전 운동을 도와주는 모터를 가동시켜 조향장치가 원활하게 작동되도록 하는 구조를 가지며, 전기식 동력 보조 조향장치는 크게 랙 구동형(R-EPS)과 조향축 구동형(C-EPS)이 있다.
하지만, 종래의 전기식 동력 보조 조향장치는 구동 모터의 구동축의 보스 및 웜 축의 스플라인(Spline)이 축방향으로 형성되어 댐핑 커플러의 스플라인이 형성된 홀과 직접 맞물리는 구조를 갖고 있어서 스플라인의 직접 접촉에 의한 유격의 마모가 발생하는 문제점이 있을 뿐만 아니라, 스플라인의 허용오차 범위의 관리가 용이하지 않아 금속성 래틀 노이즈가 빈번하게 발생되는 문제점이 있었다.
전술한 문제점을 해결하기 위해 본 발명은, 자동차의 전기식 동력 보조 조향장치에 있어서 모터의 구동축과 웜 축을 연결하는 댐핑 커플러를 분리하여 특정 폭을 갖는 슬릿(Slit)을 형성하여 비틀림으로 인한 유격을 보상하여 마모 및 소음을 방지할 수 있는 유격을 보상하는 전기식 동력 보조 조향장치 및 댐핑 커플러를 제공하는 데 그 목적이 있다.
전술한 목적을 달성하기 위해 본 발명은, 전기식 동력 보조 조향장치에 있어서, 모터의 동력을 전달하는 구동축; 웜 기어의 동력을 전달하는 웜 축; 상기 웜 축의 축방향으로 제 2 스플라인(Spline)이 가공된 제 1 홀이 형성되어 있으며 상기 제 1 홀과 대향되는 제 1 스플라인이 가공된 웜 축 가이드와 결합하는 내측 로터, 상기 구동축의 축방향으로 제 4 스플라인이 가공된 제 2 홀이 형성되어 있으며 상기 제 2 홀과 대향되는 제 3 스플라인이 가공된 구동축 가이드와 결합하는 외측 로터, 상기 내측 로터와 상기 외측 로터 사이에 형성되는 탄성체(Rubber), 상기 제 1 홀을 기준으로 상기 웜 축의 축방향으로 상기 내측 로터를 분리하는 슬릿(Slit)을 형성하는 슬릿부를 포함하는 댐핑 커플러(Damping Coupler)를 포함하는 것을 특징으로 하는 유격을 보상하는 전기식 동력 보조 조향장치를 제공한다.
또한, 본 발명의 다른 목적에 의하면, 댐핑 커플러에 있어서, 웜 축의 축방향으로 제 2 스플라인이 가공된 제 1 홀이 형성되어 있으며, 상기 제 1 홀과 대향되는 제 1 스플라인이 가공된 웜 축 가이드와 결합하는 내측 로터; 상기 내측 로터를 내삽하며, 구동축의 축방향으로 제 4 스플라인이 가공된 제 2 홀이 형성되어 있으며, 상기 제 2 홀과 대향되는 제 3 스플라인이 가공된 구동축 가이드와 결합하는 외측 로터; 상기 내측 로터와 상기 외측 로터 사이에 형성되는 탄성체(Rubber); 및 상기 제 1 홀을 기준으로 상기 웜 축의 축방향으로 상기 내측 로터를 분리하는 슬릿(Slit)을 형성하는 슬릿(Slit)부를 포함하는 것을 특징으로 하는 유격을 보상하는 댐핑 커플러를 제공한다.
이상에서 설명한 바와 같이 본 발명에 의하면 전기식 동력 보조 조향장치의 댐핑 커플러에서 발생하는 유격을 보상하기 위해, 전기식 동력 보조 조향장치에 있어서, 모터의 동력을 전달하는 구동축, 웜 기어의 동력을 전달하는 웜 축, 상기 웜 축의 축방향으로 제 2 스플라인(Spline)이 가공된 제 1 홀이 형성되어 있으며 상기 제 1 홀과 대향되는 제 1 스플라인이 가공된 웜 축 가이드와 결합하는 내측 로터, 상기 구동축의 축방향으로 제 4 스플라인이 가공된 제 2 홀이 형성되어 있으며 상기 제 2 홀과 대향되는 제 3 스플라인이 가공된 구동축 가이드와 결합하는 외측 로터, 상기 내측 로터와 상기 외측 로터 사이에 형성되는 탄성체(Rubber), 상기 제 1 홀을 기준으로 상기 웜 축의 축방향으로 상기 내측 로터를 분리하는 슬릿(Slit)을 형성하는 슬릿부를 포함하는 댐핑 커플러(Damping Coupler)를 포함하는 것을 특징으로 하는 유격을 보상하는 전기식 동력 보조 조향장치를 제공하는 효과가 있다.
또한, 본 발명에 의하면 댐핑 커플러에서 비틀림이 발생할 시 허용오차 범위의 관리가 용이하도록 하기 위해, 상기 댐핑 커플러는, 상기 웜 축 가이드와 상기 내측 로터 간의 체결력 또는 래틀 노이즈(Rattle Noise)의 발생율에 따라 산출되는 특정 폭으로 상기 슬릿이 형성되는 상기 슬릿부를 포함하는 유격을 보상하는 전기식 동력 보조 조향장치를 제공하는 효과가 있다.
또한, 본 발명에 의하면 댐핑 커플러에서 발생하는 마모 및 소음을 방지하기 위해 상기 댐핑 커플러는, 상기 내측 로터를 두 개의 조각(Piece)으로 분리하는 상기 슬릿이 형성된 상기 슬릿부를 포함하는 것을 특징으로 하는 유격을 보상하는 전 기식 동력 보조 조향장치를 제공하는 효과가 있다.
또한, 본 발명에 의하면 전기식 동력 보조 조향장치의 댐핑 커플러에서 발생하는 유격을 보상하기 위해, 댐핑 커플러에 있어서, 웜 축의 축방향으로 제 2 스플라인이 가공된 제 1 홀이 형성되어 있으며, 상기 제 1 홀과 대향되는 제 1 스플라인이 가공된 웜 축 가이드와 결합하는 내측 로터, 상기 내측 로터를 내삽하며, 구동축의 축방향으로 제 4 스플라인이 가공된 제 2 홀이 형성되어 있으며, 상기 제 2 홀과 대향되는 제 3 스플라인이 가공된 구동축 가이드와 결합하는 외측 로터, 상기 내측 로터와 상기 외측 로터 사이에 형성되는 탄성체(Rubber), 및 상기 제 1 홀을 기준으로 상기 웜 축의 축방향으로 상기 내측 로터를 분리하는 슬릿(Slit)을 형성하는 슬릿(Slit)부를 포함하는 것을 특징으로 하는 유격을 보상하는 댐핑 커플러를 제공하는 효과가 있다.
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 1은 본 발명의 실시예에 따른 유격을 보상하는 전기식 동력 보조 조향장치의 개략도이다.
도 1에서 도시하는 바와 같이 전기식 동력 보조 조향장치는 조향휠(101)부터 양측 바퀴(108)까지 이어지는 조향 계통(100) 및 조향 계통(100)에 조향 보조 동력을 제공하는 보조 동력 기구(120)를 포함하여 구성된다.
조향 계통(100)은 일측이 조향휠(101)에 연결되어 조향휠(101)과 함께 회전하고 타측은 한 쌍의 유니버설 조인트(103)를 매개로 피니언축(104)에 연결되는 조향축(102)을 포함하여 구성된다. 또한, 피니언축(104)은 랙-피니언 기구부(105)를 통해 랙바에 연결되고 랙바의 양단은 타이로드(106)와 너클암(107)을 통해 차량의 바퀴(108)에 연결된다. 랙-피니언 기구부(105)는 피니언축(104)에 형성되어 있는 피니언 기어(111)와 랙바의 외주면 일측에 형성되어 있는 랙 기어(112)가 서로 맞물려서 형성되므로 운전자가 조향휠(101)을 조작하면 조향 계통(100)에서 토크가 발생하고 토크에 의해서 랙-피니언 기구부(105)와 타이로드(106)를 통하여 바퀴(108)를 조향하게 된다.
보조 동력기구(120)는 운전자가 조향휠(101)에 가하는 토크를 감지하고 감지된 토크에 비례하는 전기신호를 출력하는 토크 센서(125), 토크 센서로부터 전해지는 전기 신호에 기초하여 제어 신호를 발생하는 전자 제어 장치(ECU: Electronic Control Unit), 전자 제어 장치로부터 전해지는 신호에 기초하여 보조 동력을 발생시키는 모터(130) 및 모터에서 발생한 보조 동력을 조향축(102)에 전달하는 모터 감속기구(140)를 포함하여 구성된다.
도 2는 본 발명의 실시예에 따른 유격을 보상하는 전기식 동력 보조 조향장치 중 모터 및 모터 감속기구의 단면도이다.
도 2에서 도시하는 바와 같이 전기식 동력 보조 조향장치의 모터 및 모터 감속기구는 구동 모터(130), 구동축(205), 내측 로터(220), 외측 로터(215), 탄성체(210), 제 1 베어링(250), 웜 축(235), 웜 축 기어(245), 제 2 베어링(270), 압축 나사(255), 압축 스프링(265) 및 기어 하우징(260)을 포함하여 구성된다.
구동 모터(130)는 구동 모터 하우징 외부로 연장된 구동축(205)을 가지며, 외측 로터(215)는 내부가 중공으로 일측이 구동축(205)과 연결되어 연동된다. 제 2 베어링(270)과 제 1 베어링(250)은 웜 축 기어(245)를 토션바(230)가 내장된 조향축에 설치된 웜 기어(240)쪽으로 고정한다. 압축 스프링(265)은 압축 나사(255)를 단 삼아 웜 축 기어(245)를 웜 기어(240) 방향으로 지지하며 제 2 베어링(270)을 지지한다. 따라서, 압축 나사(255)를 죄면 압축 나사(255)가 이동하여 압축 스프링(265)이 수축하게 되며 결국, 압축 스프링(265)의 압축력으로 웜 축 기어(245)가 웜 기어(240)와 견고하게 물릴 수 있도록 한다.
웜 축(235)에는 내측 로터(220)가 연결되는데, 내측 로터(220)는 일측이 구동축(205)과 연결되는 외측 로터(215)의 내부로 삽입되는 구조를 가진다.
도 3은 본 발명의 실시예에 따른 유격을 보상하는 전기식 동력 보조 조향장치 중 모터와 모터 감속기구의 일부 분해 사시도이다.
본 발명의 실시예에 따른 유격을 보상하는 전기식 동력 보조 조향장치 중 모터와 모터 감속기구는 구동축(205), 웜 축(235), 구동축 가이드(342), 보스(344)를 포함한다.
구동축(205)은 모터의 동력을 전달하는 기능을 수행하며, 웜 축(235)은 웜 기어의 동력을 전달하는 기능을 수행한다.
본 발명의 실시예에 따른 댐핑 커플러(360)는 외측 로터(215), 내측 로터(220), 돌출부(305), 탄성체(310), 제 2 홀(340), 제 1 홀(345) 및 슬릇부(370)를 포함한다.
내측 로터(220)는 웜 축(235)의 축방향으로 제 2 스플라인(Spline)이 가공된 제 1 홀(345)이 형성되어 있으며, 제 1 홀(345)과 대향되는 제 1 스플라인이 가공된 웜 축 가이드(350)와 결합된다.
외측 로터(215)는 구동축(205)의 축방향으로 제 4 스플라인이 가공된 제 2 홀(340)이 형성되어 있으며 제 2 홀(240)과 대향되는 제 3 스플라인이 가공된 구동축 가이드(342)와 결합된다.
탄성체(Rubber)(310)는 내측 로터(220)와 외측 로터(215)의 결합시 그들(220,215) 사이에 형성된다.
슬릿부(370)는 제 1 홀(345)을 기준으로 웜 축(235)의 축방향으로 내측 로터(220)를 분리하는 슬릿(Slit)을 포함한다.
또한, 슬릿부(370)는 웜 축 가이드(350)와 내측 로터(220) 간의 체결력 또는 래틀 노이즈(Rattle Noise)의 발생율에 따라 산출되는 특정 폭으로 슬릿을 형성한다.
또한, 슬릿부(370)는 내측 로터(220)를 두 개의 조각(Piece)으로 분리하는 슬릿으로 형성될 수 있다.
또한, 슬릿부(370)는 웜 축(235)의 축 방향을 기준으로 좌측 또는 우측의 45 ° 방향으로 슬릿이 형성될 수 있다.
또한, 슬릿부(370)는 웜 축(235)의 축 방향을 기준으로 수평방향으로 슬릿이 형성될 수 있다.
도 4 내지 도 5는 본 발명의 실시예에 따른 유격을 보상하는 전기식 동력 보조 조향장치 중 모터와 모터 감속기구의 일부 단면도이다.
도 4 및 도 5에 도시된 모터 감속기구는 구동 모터가 회전하면 구동축(205)의 보스(344)와 연결된 외측 로터(215)가 회전하고 이와 맞물린 내측 로터(220)도 회전하여 웜 축(235)을 회전시키는 구조로 되어 있으며, 외측 로터(215)와 내측 로터(220) 및 탄성체(310)로 구성되는 댐핑 커플러(360)는 구동축(205) 끝단에 고정되는 제 3 스플라인이 가공된 구동축 가이드(342) 및 웜 축(235)과 제 1 스플라인이 가공된 웜 축 가이드(350)를 매개로 연결된다.
즉, 구동축(205)이 회전하여 모터의 동력을 웜 축(235)으로 전달하는 경우 제 1 홀(345)과 웜 축 가이드(350)의 사이, 제 2 홀(340)과 구동축 가이드(342)의 사이에 가공된 제 1 스플라인 내지 제 4 스플라인은 각각의 스플라인의 산과 골 사이에 밀착되며, 또한 마찰력이 좋아서 모터가 구동되어 구동축(205)이 회전되어도 제 1 스플라인과 제 2 스플라인은 미끄러지지 않는다.
또한, 도 4에 도시된 바와 같이 내측 로터(220)는 네 개의 돌출부(305)로 구성될 수 있으며, 슬릿부(370)는 웜 축(235)의 축 방향을 기준으로 좌측 또는 우측의 45° 방향으로 슬릿이 형성될 수 있다.
또한, 도 5에 도시된 바와 같이 슬릿부(370)는 웜 축(235)의 축 방향을 기준 으로 수평방향으로 슬릿이 형성될 수 있으며, 내측 로터(220)는 두 개의 돌출부(305)로 구성될 수 있다.
따라서, 본 발명에 의하면 제 1 스플라인과 제 2 스플라인이 서로 직접 맞물리지만, 내측 로터(220)의 슬릿부(370)로 인해 내측 로터(220)는 특정 폭으로 분리되어 있으며, 그로 인해 구동축(205)의 회전에 의한 동력을 웜 축(235)으로 전달하는 과정에서 슬릿부(370)로 인해 탄성체(310)의 데미지를 최소화할 수 있으며, 댐핑 커플러(360)에서 유격이 발생하지 않아 마모 및 소음을 방지할 수 있는 것이다.
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 아니라 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.
도 1은 본 발명의 실시예에 따른 유격을 보상하는 전기식 동력 보조 조향장치의 개략도,
도 2는 본 발명의 실시예에 따른 유격을 보상하는 전기식 동력 보조 조향장치 중 모터 및 모터 감속기구의 단면도,
도 3은 본 발명의 실시예에 따른 유격을 보상하는 전기식 동력 보조 조향장치 중 모터와 모터 감속기구의 일부 분해 사시도,
도 4 내지 도 5는 본 발명의 실시예에 따른 유격을 보상하는 전기식 동력 보조 조향장치 중 모터와 모터 감속기구의 일부 단면도이다.
< 도면의 주요 부분에 대한 부호의 설명 >
100: 조향 계통 102: 조향축
104: 피니언축 130: 구동 모터
140: 모터 감속기구 205: 구동축
220: 내측 로터 215: 외측 로터
235: 웜 축 310: 탄성체
360: 댐핑 커플러 370: 슬릿부

Claims (7)

  1. 전기식 동력 보조 조향장치에 있어서,
    모터의 동력을 전달하는 구동축;
    웜 기어의 동력을 전달하는 웜 축;
    상기 웜 축의 축방향으로 제 2 스플라인(Spline)이 가공된 제 1 홀이 형성되어 있으며 상기 제 1 홀과 대향되는 제 1 스플라인이 가공된 웜 축 가이드와 결합하는 내측 로터, 상기 구동축의 축방향으로 제 4 스플라인이 가공된 제 2 홀이 형성되어 있으며 상기 제 2 홀과 대향되는 제 3 스플라인이 가공된 구동축 가이드와 결합하는 외측 로터, 상기 내측 로터와 상기 외측 로터 사이에 형성되는 탄성체(Rubber), 상기 제 1 홀을 기준으로 상기 웜 축의 축방향으로 상기 내측 로터를 분리하는 슬릿(Slit)을 형성하는 슬릿부를 포함하는 댐핑 커플러(Damping Coupler)
    를 포함하는 것을 특징으로 하는 유격을 보상하는 전기식 동력 보조 조향장치.
  2. 제 1 항에 있어서,
    상기 댐핑 커플러는,
    상기 웜 축 가이드와 상기 내측 로터 간의 체결력 또는 래틀 노이즈(Rattle Noise)의 발생율에 따라 산출되는 특정 폭으로 상기 슬릿이 형성되는 상기 슬릿부를 포함하는 유격을 보상하는 전기식 동력 보조 조향장치.
  3. 제 1 항에 있어서,
    상기 댐핑 커플러는,
    상기 내측 로터를 두 개의 조각(Piece)으로 분리하는 상기 슬릿이 형성된 상기 슬릿부를 포함하는 것을 특징으로 하는 유격을 보상하는 전기식 동력 보조 조향장치.
  4. 제 1 항에 있어서,
    상기 댐핑 커플러는,
    상기 웜 축의 축 방향을 기준으로 좌측 또는 우측의 45° 방향으로 상기 슬릿이 형성된 상기 슬릿부를 포함하는 것을 특징으로 하는 유격을 보상하는 전기식 동력 보조 조향장치.
  5. 제 1 항에 있어서,
    상기 댐핑 커플러는,
    상기 웜 축의 축 방향을 기준으로 수평방향으로 상기 슬릿이 형성된 상기 슬릿부를 포함하는 것을 특징으로 하는 유격을 보상하는 전기식 동력 보조 조향장치.
  6. 제 5 항에 있어서,
    상기 댐핑 커플러는,
    상기 내측 로터를 두 개의 돌출부로 구성하는 것을 특징으로 하는 유격을 보상하는 전기식 동력 보조 조향장치.
  7. 댐핑 커플러에 있어서,
    웜 축의 축방향으로 제 2 스플라인이 가공된 제 1 홀이 형성되어 있으며, 상기 제 1 홀과 대향되는 제 1 스플라인이 가공된 웜 축 가이드와 결합하는 내측 로터;
    상기 내측 로터를 내삽하며, 구동축의 축방향으로 제 4 스플라인이 가공된 제 2 홀이 형성되어 있으며, 상기 제 2 홀과 대향되는 제 3 스플라인이 가공된 구동축 가이드와 결합하는 외측 로터;
    상기 내측 로터와 상기 외측 로터 사이에 형성되는 탄성체(Rubber); 및
    상기 제 1 홀을 기준으로 상기 웜 축의 축방향으로 상기 내측 로터를 분리하는 슬릿(Slit)을 형성하는 슬릿(Slit)부
    를 포함하는 것을 특징으로 하는 유격을 보상하는 댐핑 커플러.
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