KR101450321B1 - 전동식 동력 보조 조향장치의 감속기 - Google Patents

Abstract

본 발명은 전동식 동력 보조 조향장치의 감속기에 관한 것으로, 본 발명에 의하면 종래에 비하여 웜축과 축연결체 사이의 유격에 의한 노이즈를 없앨 수 있게 되고, 웜축과 축연결체의 사이에 그리스 도포 공정이 없어지게 되어 조립 공정이 간소화되며 원가를 절감하고 조립 안정성이 향상되는 효과가 있게 된다.

Description

전동식 동력 보조 조향장치의 감속기{Reducer of Electric Power Steering Apparatus}

본 발명은 전동식 동력 보조 조향장치의 감속기에 관한 것이다. 더욱 상세하게는, 종래의 전동식 동력 보조 조향장치의 감속기에 비하여 웜축과 축연결체 사이의 유격에 의한 노이즈를 없앨 수 있게 되고, 웜축과 축연결체의 사이에 그리스 도포 공정이 없어지게 되어 조립 공정이 간소화되며 원가를 절감하고 조립 안정성이 향상되는 전동식 동력 보조 조향장치의 감속기에 관한 것이다.

도 1은 종래의 전동식 동력 보조 조향장치의 개략도이다.

도 1에서 도시하는 바와 같이 전동식 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.

조향계통(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 외주면일측에 형성되어 있는 랙 기어(112)가 서로 맞물려서 형성되므로 운전자가 조향휠(101)을 조작하면 조향계통(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 센서로 부터 전해지는 전기 신호에 기초하여 제어 신호를 발생하는 전자 제어 장치(Electronic Control Unit; 123), 전자 제어 장치로부터 전해지는 신호에 기초하여 보조 동력을 발생시키는 모터(130) 및 모터에서 발생한 보조 동력을 조향축(102)에 전달하는 감속기(140)를 포함하여 구성된다.

도 2는 종래의 전동식 동력 보조 조향장치의 감속기를 나타내는 단면도이다.

도 2에서 도시하는 바와 같이 전동식 동력 보조 조향장치의 감속기는 모터(130), 구동축(205), 내측 로터(220), 외측 로터(215), 탄성체(210), 제 1 베어링(250), 웜축(235), 웜 기어(245), 제 2 베어링(270), 압축 나사(255), 압축 스프링(265) 및 기어 하우징(260)을 포함하여 구성된다.

모터(130)는 모터 하우징 외부로 연장된 구동축(205)을 가지며, 외측 로터(215)는 내부가 중공으로 일측이 구동축(215)과 연결되어 연동된다. 제 2 베어링(270)과 제 1 베어링(250)은 웜 기어(245)를 조향축에 설치된 웜휠 기어(240)쪽으로 고정한다. 압축 스프링(265)은 압축 나사(255)에 의해 웜 기어(245)를 웜휠 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 기어(245)가 웜휠 기어(240)와 견고하게 물릴 수 있도록 한다.

웜축(235)에는 내측 로터(220)가 연결되는데, 내측 로터(220)는 일측이 구동축(205)과 연결되는 외측 로터(215)의 내부로 삽입되는 구조를 가진다.

이와 같은 구조로 이루어진 전동식 동력 보조 조향장치의 감속기는 차량 운행조건에 따라 차량에 구비된 전자 제어 장치에 의해 모터의 구동을 제어하고, 모터의 구동에 의한 웜축의 회전력이 운전자가 조작하는 조향휠의 회전력에 부가하여 조향축에 전달됨으로써, 운전자의 조향 운전 상태를 부드럽고 안정적으로 유지할 수 있도록 한 것이다.

그런데, 종래 전동식 동력 보조 조향장치의 감속기는 웜축과 모터축의 결합부위에 제조상의 오차와 조립상의 오차가 누적되어 베어링의 걸림감이 발생되고 웜축의 회전 저항이 증대되는 문제점이 있었다.

또한, 웜축과 모터축의 결합부위의 유격에 의한 노이즈가 발생되고, 웜축과 모터축의 결합부위에 그리스 도포 공정이 필요하여 조립 공정이 복잡해지고 원가가 높아지는 문제점이 있었다.

이에 본 발명은 전술한 배경에서 안출된 것으로, 전동식 동력 보조 조향장치의 감속기에 있어서 웜축과 축연결체 사이의 유격에 의한 노이즈를 없애고, 웜축과 축연결체의 사이에 그리스 도포 공정을 삭제하여 조립 공정을 간소화하며 원가를 절감하고 조립 안정성을 향상시키는 데에 그 목적이 있다.

이러한 목적을 달성하기 위하여 본 발명은 모터의 구동축과 웜축을 축연결체로 연결하여 조향 보조 동력을 전달하는 것으로, 상기 축연결체의 일측에는 상기 구동축이 결합되는 구동축 결합홀이 형성되고 타측에는 상기 웜축이 결합되는 웜축 결합홀이 형성되며, 상기 웜축 결합홀의 내주면에는 축방향의 홈 및 돌기가 구비되고 상기 웜축 단부의 외주면에는 상기 웜축 결합홀의 홈 및 돌기와 대응되는 홈 및 돌기가 형성되되, 상기 웜축 결합홀의 내주면과 상기 웜축 단부의 외주면 중 어느 한쪽 또는 양쪽에는 탄성지지체가 경방향으로 탄성 지지되며 결합되는 것을 특징으로 하는 전동식 동력 보조 조향장치의 감속기를 제공한다.

이와 같은 본 발명에 의하면 종래에 비하여 웜축과 축연결체 사이의 유격에 의한 노이즈를 없앨 수 있게 되고, 웜축과 축연결체의 사이에 그리스 도포 공정이 없어지게 되어 조립 공정이 간소화되며 원가를 절감하고 조립 안정성이 향상되는 효과가 있게 된다.

도 1은 종래의 전동식 동력 보조 조향장치의 개략도,
도 2는 종래의 전동식 동력 보조 조향장치의 감속기를 나타내는 단면도,
도 3은 본 발명에 의한 전동식 동력 보조 조향장치의 감속기의 일부를 나타내는 분해 사시도,
도 4와 도 5는 본 발명에 의한 전동식 동력 보조 조향장치의 감속기 중 웜축과 축연결체를 나타내는 측면도와 단면도,
도 6은 본 발명에 의한 전동식 동력 보조 조향장치의 감속기의 다른 실시예를 나타내는 단면도이다.

이하, 본 발명의 일부 실시예들을 예시적인 도면을 통해 상세하게 설명한다. 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.

또한, 본 발명의 구성 요소를 설명하는 데 있어서, 제 1, 제 2, A, B, (a), (b) 등의 용어를 사용할 수 있다. 이러한 용어는 그 구성 요소를 다른 구성 요소와 구별하기 위한 것일 뿐, 그 용어에 의해 해당 구성 요소의 본질이나 차례 또는 순서 등이 한정되지 않는다. 어떤 구성 요소가 다른 구성요소에 "연결", "결합" 또는 "접속"된다고 기재된 경우, 그 구성 요소는 그 다른 구성요소에 직접적으로 연결되거나 또는 접속될 수 있지만, 각 구성 요소 사이에 또 다른 구성 요소가 "연결", "결합" 또는 "접속"될 수도 있다고 이해되어야 할 것이다.

도 3은 본 발명에 의한 전동식 동력 보조 조향장치의 감속기의 일부를 나타내는 분해 사시도, 도 4와 도 5는 본 발명에 의한 전동식 동력 보조 조향장치의 감속기 중 웜축과 축연결체를 나타내는 측면도와 단면도, 도 6은 본 발명에 의한 전동식 동력 보조 조향장치의 감속기의 다른 실시예를 나타내는 단면도이다.

이들 도면에 도시된 바와 같이 본 발명에 의한 전동식 동력 보조 조향장치의 감속기는, 모터(146)의 구동축(146a)과 웜축(310)을 축연결체(305)로 연결하여 조향 보조 동력을 전달하는 것으로, 상기 축연결체(305)의 일측에는 상기 구동축(146a)이 결합되는 구동축 결합홀(304)이 형성되고 타측에는 상기 웜축(310)이 결합되는 웜축 결합홀(303)이 형성되며, 상기 웜축 결합홀(303)의 내주면에는 축방향의 홈 및 돌기(303a)가 구비되고 상기 웜축(310) 단부의 외주면에는 상기 웜축 결합홀(303)의 홈 및 돌기(303a)와 대응되는 홈 및 돌기(313)가 형성되되, 상기 웜축 결합홀(303)의 내주면과 상기 웜축(310) 단부의 외주면 중 어느 한쪽 또는 양쪽에는 탄성지지체(320)가 경방향으로 탄성 지지되며 결합되는 것을 특징으로 한다.

축연결체(305)는 전동식 동력 보조 조향장치의 보조 동력을 발생시키는 모터(146)의 구동축(146a)과 웜축(310)을 연결하여 모터(146)에서 발생된 조향 보조 동력을 웜휠(도 2의 240 참조)에 결합되어 있는 조향축에 전달하여 줌으로써 운전자의 조향력을 보조하는 동력 연결 장치이다.

이러한 축연결체(305)는 일측과 타측에 각가 웜축(310)과 결합되는 웜축 결합홀(303)과, 구동축(146a)과 결합되는 구동축 결합홀(304)이 동축상에 형성되어 있다.

그리고, 웜축 결합홀(303)의 내주면에는 축방향의 홈 및 돌기(303a)가 구비되고 웜축(310) 단부의 외주면에도 웜축 결합홀(303)의 홈 및 돌기(303a)와 대응되는 홈 및 돌기(313)가 형성되어 있는데, 웜축 결합홀(303)의 내주면과 웜축(310) 단부의 외주면 중 어느 한쪽 또는 양쪽에는 탄성지지체(320)가 경방향으로 탄성 지지되며 결합된다.

탄성지지체(320)는 웜축 결합홀(303)의 내주면과 웜축(310) 단부 외주면 사이에서 경방향의 탄성력을 발생시켜 이들 사이의 유격을 줄여 동력 전달을 확실하게 하고 래틀 노이즈를 방지하게 된다.

먼저, 도 3 내지 도 5에서는 탄성지지체(320)가 웜축(310) 단부의 외주면에 결합되는 구조를 나타내고 있는데, 웜축(310)의 끝단에서 소정거리 이격된 위치에 직경이 축소된 소경부(315)가 구비되며 소경부(315)의 원주면에 탄성지지체(320)가 결합되는 구조이다.

여기서, 웜축(310)에 구비된 소경부(315)에는 탄성지지체(320)의 양단부가 삽입되는 삽입홈(320a)이 형성되어 있고, 탄성지지체(320)는 양단부가 삽입홈(320a)에 지지되면서 양단부로부터 탄성지지체(320)의 중심부가 외주측으로 돌출형성되어 있어서, 웜축(310)과 축연결체(305)의 결합시 탄성지지체(320)가 경방향으로 탄성 변형되며 결합되게 되어 있다.

탄성지지체(320)의 돌출량 즉, 웜축(310)과 축연결체(305)의 결합시 탄성지지체(320)의 눌림량은 0.2 ~ 0.5 mm 가 되게끔 형성되며, 탄성지지체(320)의 눌림량이 0.2 mm 보다 작은 경우에는 노이즈가 커지고 조향휠의 떨림량이 증대하게 되고, 0.5 mm 보다 큰 경우에는 웜축(310)과 축연결체(305)와의 결합이 어려워지고 결합시 탄성지지체(320)가 걸리는 불량이 발생하여 역시 노이즈가 커지고 조향휠의 떨림량이 증대하게 된다.

참고로 도 5에서는 탄성지지체(320)가 탄성 변형되기 전의 상태를 도시하였는데, 이러한 탄성지지체(320)는 도 5에 도시된 것처럼 소경부(315)의 원주면에 둘 이상이 결합될 수 있으며, 각각의 탄성지지체(320)는 원주방향으로 동일한 간격으로 배치되며 결합되어 웜축(310)과 축연결체(305)가 경방향으로 동일한 탄성지지력이 발생되며, 웜축(310)과 구동축(146a)의 회전시 회전중심과 무게중심을 균일하게 배분할 수 있게 되어 있다.

한편, 도 6에서는 탄성지지체(320)가 웜축 결합홀(303)의 내주면에 결합되는 구조를 나타내는데, 웜축 결합홀(303)의 끝단에서 소정거리 이격된 위치에 내경이 확대된 대경부(307)가 구비되며 대경부(307)의 원주면에 탄성지지체(320)가 결합된다.

또한, 웜축 결합홀(303)의 대경부(307)에는 탄성지지체(320)의 양단부가 삽입되는 삽입홈(320b)이 형성되어 있고, 탄성지지체(320)는 양단부가 삽입홈(320b)에 지지되면서 양단부로부터 중심부가 내주측으로 돌출형성되어, 웜축(310)과 축연결체(305)의 결합시 탄성지지체(320)가 경방향으로 탄성 변형되며 결합되게 되어 있다.

이 경우에 탄성지지체(320)는 도 6에 도시된 바와 같이 대경부(307)의 원주면에 둘 이상이 결합될 수 있으며, 각각의 탄성지지체(320)가 원주방향으로 동일한 간격으로 배치되며 결합된다.

따라서, 웜축(310)과 구동축(146a)의 회전시 회전중심과 무게중심을 균일하게 배분할 수 있게 되어 있다.

그리고, 비록 도시하지는 않았으나, 웜축(310)의 끝단에서 소정거리 이격된 위치에 직경이 축소된 소경부(315)를 형성하고 웜축 결합홀(303)의 끝단에서 소정거리 이격된 위치에 내경이 확대된 대경부(307)를 형성하여, 이들 소경부(315)와 대경부(307)의 원주면에 각각 탄성지지체(320)를 결합할 수도 있다.

또한, 탄성지지체(320)의 외측면 또는 양측면에는 댐핑부재(321)가 결합되거나 일체로 형성될 수 있는데, 이러한 댐핑부재(321)는 내후성과 신축성 등을 구비하도록 NR(Natural Rubber), NBR(Nitrile Butadiene Rubber), CR(Chloroprene Rubber), EPDM(Ethylene Propylene Terpolymer), FPM(Fluoro Rubber), SBR(Styrene Butadine Rubber), CSM(Chlorosulphonated Polyethylene), 우레탄, 실리콘 등과 같은 재질로 형성되어 소음과 진동을 흡수하는 댐핑 역할을 하게 된다.

댐핑부재(321)는 상기 재질로 별도 형성되어 탄성지지체(320)의 외측면 또는 양측면에 결합될 수 있으나, 탄성지지체(320)와 일체로 몰딩되어 형성될 수 있다.

이와 같은 구조와 형상을 갖는 본 발명에 의하면 종래에 비하여 웜축과 축연결체 사이의 유격에 의한 노이즈를 없앨 수 있게 되고, 웜축과 축연결체의 사이에 그리스 도포 공정이 없어지게 되어 조립 공정이 간소화되며 원가를 절감하고 조립 안정성이 향상되는 효과가 있게 된다.

이상에서, 본 발명의 실시예를 구성하는 모든 구성 요소들이 하나로 결합되거나 결합되어 동작하는 것으로 설명되었다고 해서, 본 발명이 반드시 이러한 실시예에 한정되는 것은 아니다. 즉, 본 발명의 목적 범위 안에서라면, 그 모든 구성 요소들이 하나 이상으로 선택적으로 결합하여 동작할 수도 있다.

또한, 이상에서 기재된 "포함하다", "구성하다" 또는 "가지다" 등의 용어는, 특별히 반대되는 기재가 없는 한, 해당 구성 요소가 내재될 수 있음을 의미하는 것이므로, 다른 구성 요소를 제외하는 것이 아니라 다른 구성 요소를 더 포함할 수 있는 것으로 해석되어야 한다. 기술적이거나 과학적인 용어를 포함한 모든 용어들은, 다르게 정의되지 않는 한, 본 발명이 속하는 기술 분야에서 통상의 지식을 가진 자에 의해 일반적으로 이해되는 것과 동일한 의미를 가진다. 사전에 정의된 용어와 같이 일반적으로 사용되는 용어들은 관련 기술의 문맥 상의 의미와 일치하는 것으로 해석되어야 하며, 본 발명에서 명백하게 정의하지 않는 한, 이상적이거나 과도하게 형식적인 의미로 해석되지 않는다.

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.

146: 모터 146a: 구동축
303: 웜축 결합홀 304: 구동축 결합홀
305: 축연결체 307: 대경부
310: 웜축 315: 소경부
320: 탄성지지체

Claims (7)

1. 삭제
2. 삭제
3. 삭제
4. 삭제
5. 모터의 구동축과 웜축을 축연결체로 연결하여 조향 보조 동력을 전달하는 것으로,
   상기 축연결체의 일측에는 상기 구동축이 결합되는 구동축 결합홀이 형성되고 타측에는 상기 웜축이 결합되는 웜축 결합홀이 형성되며, 상기 웜축 결합홀의 내주면에는 축방향의 홈 및 돌기가 구비되고 상기 웜축 단부의 외주면에는 상기 웜축 결합홀의 홈 및 돌기와 대응되는 홈 및 돌기가 형성되며,
   상기 웜축 결합홀의 내주면에 탄성지지체가 경방향으로 탄성 지지되며 결합되되, 상기 탄성지지체는 상기 웜축 결합홀의 끝단에서 소정거리 이격된 위치에 내경이 확대된 대경부가 구비되며 상기 대경부의 원주면에 상기 탄성지지체가 결합되는 것을 특징으로 하는 전동식 동력 보조 조향장치의 감속기.
6. 제 5 항에 있어서,
   상기 대경부에는 상기 탄성지지체의 양단부가 삽입되는 삽입홈이 형성되고, 상기 탄성지지체는 양단부가 상기 삽입홈에 지지되며 중심부가 내주측으로 돌출형성되어 경방향으로 탄성 변형되는 것을 특징으로 하는 전동식 동력 보조 조향장치의 감속기.
7. 제 6 항에 있어서,
   상기 탄성지지체는 상기 대경부의 원주면에 둘 이상이 결합되되, 원주방향으로 동일한 간격으로 배치되며 결합되는 것을 특징으로 하는 전동식 동력 보조 조향장치의 감속기.
   

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