KR101509810B1 - 전동조향장치의 유격보상기구 - Google Patents

Abstract

본 발명은 전동조향장치인 MDPS(Motor Driven Power Steering)의 모터(4)쪽 웜축(5)과 감속기(3)쪽 웜휠(6)에 대한 유격을 보상하는 유격보상기구(10)가 립스프링(16)을 더 구비함으로써, 웜축(5)에서 웜휠(6)쪽으로 가해지는 가압력을 균일한 방향으로 작용해 유격(Gap)을 없애면서 동시에 운전자에게 작용하는 좌·우 조타차이를 해소하는 특징을 갖는다.

유격보상, 토크, 래틀

Description

전동조향장치의 유격보상기구{Anti-Rattle device of motor driven steer apparatus}

본 발명은 전동조향장치에 관한 것으로, 특히 마찰력과 좌우방향 토크차이를 해소한 전동조향장치의 유격보상기구에 관한 것이다.

일반적으로 전동조향장치인 MDPS(Motor Driven Power Steering)는 유압이용하지 않고, 모터 회전력으로 조향파워를 어시스트(assist)하는 방식이다.

상기와 같은 MDPS는 ECU 제어되는 모터를 통해 회전되는 웜축(Worm-Shaft)과 이에 치합된 웜휠(Worm Wheel)이 구비되며, 웜휠(Worm Wheel)이 조향축을 회전시켜 조향력을 어시스트(assist)하는 방식으로 작용한다.

서로 맞물린 웜축과 웜휠은 사용경과진행에 따라 필연적인 기어이 마모를 가져와 웜축의 축방향유격을 증가하고, 유격증가로 인한 금속성 소음인 래틀노이즈(Rattle Noise)가 발생될 수밖에 없다.

이를 위해 웜축과 웜휠간 유격(Gap)을 없애도록 안티래틀(Anti-Rattle)구조를 적용한다.

상기와 같은 안티래틀구조는 유격(Gap)을 형성함이 없이 웜축과 웜휠이 맞물 려 회전될 수 있도록, 코일스프링을 이용해 웜축을 웜휠쪽으로 눌러주는 방식을 갖는다.

하지만, 웜축은 조타방향에 따라 시계방향과 반시계방향으로 회전되고, 이러한 상태에서 코일스프링으로부터 한방향으로 가압력을 받음에 따라, 안티래틀구조에 기인해 회전방향에 따른 마찰과 토크차를 만들고, 이는 운전자에게 좌·우 조타차이를 느끼도록 작용하게 된다.

이에 본 발명은 상기와 같은 점을 감안하여 발명된 것으로, 웜휠쪽으로 웜축을 눌러주는 가압력을 균일한 방향으로 웜축에 가해줌으로써, 웜축과 웜휠간 유격(Gap)을 없애고 웜축의 회전방향에 따른 마찰과 토크차를 제거해 좌·우 조타차이를 느끼지 않도록 된 전동조향장치의 유격보상기구를 제공함에 목적이 있다.

상기와 같은 목적을 달성하기 위한 본 발명은, 감속기쪽 웜휠에 맞물린 모터쪽 웜축을 가압스프링으로 밑으로 눌러 웜축과 웜휠에 대한 유격을 보상하고, 래틀소음을 줄이는 전동조향장치의 유격보상기구에 있어서,

상기 가압스프링이 가하는 힘과 반대방향으로 상기 웜축에 힘을 작용하는 립스프링을 포함해 구성된 것을 특징으로 한다.

상기 가압스프링은 상기 웜축의 끝단부위를 감싸는 캡의 안쪽에서 웜축의 끝단에 결합된 부시를 감싼 로드플레이트의 위쪽에서 탄발지지되고, 상기 립스프링은 상기 로드플레이트의 아래쪽에서 탄발지지된다.

상기 립스프링은 상기 웜축이 관통한 상기 로드플레이트의 중심위치에 대해 양쪽으로 위치되어, 상기 로드플레이트와 상기 캡에 의해 탄발지지된다.

상기 립스프링은 상기 로드플레이트의 중심위치에서 돌출된 부위를 이용해 걸려진다.

이러한 본 발명에 의하면, 웜축에 대해 균일한 방향으로 가압력을 가해 웜축과 웜휠간 유격(Gap)을 없애면서 동시에 운전자에게 작용하는 좌·우 조타차이를 해소할 수 있는 효과를 갖는다.

이하 본 발명의 실시예를 첨부된 예시도면을 참조로 상세히 설명하며, 이러한 실시예는 일례로서 본 발명이 속하는 기술 분야에서 통상의 지식을 가진 자가 여러 가지 상이한 형태로 구현될 수 있으므로, 여기에서 설명하는 실시예에 한정되지 않는다.

도 1은 본 발명에 따른 유격보상기구가 적용된 전동조향장치의 구성도를 도시한 것인바, 본 발명의 전동조향장치인 MDPS(Motor Driven Power Steering)는 조향컬럼(1)에 장착되어 ECU제어로 구동되는 모터(4)와, 상기 모터(4)를 통해 회전되어 보조조타력을 피니온·랙바(2)쪽으로 전달하는 감속기(3)로 구성한다.

상기 모터(4)쪽에는 웜축(5)을 갖추고, 상기 감속기(3)쪽에는 웜휠(6)을 갖추며, 상기 웜축(5)쪽에는 웜휠(6)쪽으로 웜축(5)을 균일한 방향으로 작용하는 가압력으로 눌러주는 유격보상기구(10)가 더 구비된다.

본 실시예에 따른 상기 유격보상기구(10)는 웜축(5)의 끝단부위를 감싸는 캡(15)과, 상기 캡(15)의 안쪽에서 웜축(5)을 지지하는 베어링쪽으로 결합되는 컵(12)과, 웜축(5)의 끝단에 결합된 부시(11)와, 상기 부시(11)를 감싸는 로드플레이트(13)와, 상기 로드플레이트(13)의 위쪽에서 캡(15)을 통해 탄발지지되어 로드플레이트(13)를 눌러주는 가압스프링(14)과, 상기 로드플레이트(13)의 아래쪽에서 로드플레이트(13)를 들어올려주는 립스프링(16)으로 구성한다.

상기 로드플레이트(13)는 캡(15)의 안쪽으로 위치되고, 그 중앙으로는 부시(11)를 끼우는 홀을 뚫으며, 그 상면부위로는 가압스프링(14)의 안정적인 안착을 위한 홈을 형성하고, 그 하면부위로는 립스프링(16)을 양쪽으로 위치시키도록 중심위치에서 돌출된 부위를 갖는다.

상기 가압스프링(14)은 코일스프링이며, 웜축(5)과 일치되는 위치로 웜축(5)의 위쪽에 설치된다.

상기 립스프링(16)은 로드플레이트(13)의 중심위치 돌출부위를 기준으로 그 양쪽으로 구비되고, 캡(15)과 로드플레이트(13)사이에 탄발지지된 상태를 갖는다.

상기와 같이 립스프링(16)이 캡(15)과 로드플레이트(13)사이에 탄발지지된 상태로 조립됨으로써, 로드플레이트(13)가 가압스프링(14)을 통해 편심된 하중을 받을 때 이를 보정하여 균일한 가압방향을 형성할 수 있게 된다.

이와 함께 본 실시예에서는 상기 립스프링(16)이 작용함으로써, 좌측과 우측선회에 따른 마찰과 토크차에 의한 운전자에게 작용하는 좌·우 조타차이를 해소한다.

이러한 작용은 좌측선회와 우측선회에 따른 힘작용관계를 나타낸 도 2와 도 3을 통해 설명된다.

도 2는 조향휠의 반시계방향 회전시, 본 발명에 따른 유격보상기구의 작동상태를 나타낸다.

도시된 바와 같이 좌측선회(반시계방향)로 웜축(5)이 회전(Ma)되면, 웜축(5)에는 그 중심축선상으로 모멘트힘Fm이 작용하고, 동시에 원심력F1이 함께 작용한다.

상기 힘Fm과 F1은 웜축(5)을 들어올리려는 위쪽방향으로 동일하게 작용한다.

상기 모멘트힘Fm은 회전가속도에 의한 모멘트로 계산된 힘이며, 상기 원심력F1은 회전에 의한 원심력이다.

반면에 가압스프링(14)은 웜축(5)을 눌러주므로 가압스프링힘F3도 작용하며, 상기 힘F3는 힘Fm과 F1과는 반대방향이므로 웜축(5)을 눌러주려는 아래쪽방향으로 작용한다.

상기 가압스프링힘F3는 래틀방지를 위하여 가압스프링(14)에서 웜축에 가해진 힘이다.

하지만, 립스프링(16)은 상기와 같은 조건에서 변형을 발생하지 않으므로, 웜축(5)은 립스프링에 의해 발생한 탄성력FL을 받지 않는다.

이에 따라, 상기와 같은 조건에서 실제적으로 웜축(5)과 웜휠(6)사이에 걸리는 힘Ft = F3 -F1 - Fm이 된다.

도 3은 조향휠의 시계방향 회전시, 본 발명에 따른 유격보상기구의 작동상태를 나타낸다.

도시된 바와 같이 우측선회(시계방향)로 웜축(5)이 반대로 회전(Mb)되면, 웜축(5)에는 그 중심축선상으로 모멘트힘Fm과 원심력F1이 함께 작용한다.

하지만, 회전방향으로 인해 상기 힘Fm은 웜축(5)을 누르려는 하방향으로 작용하고, 힘F1은 웜축(5)을 들어올리려는 위쪽방향으로 작용한다.

또한, 웜축(5)에는 가압스프링(14)을 통해 가해지는 가압스프링힘F3와, 립스프링(16)을 통해 가해지는 립스프링힘FL을 동시에 받는다.

상기 립스프링힘FL은 립스프링에 의해 발생한 탄성력이다.

상기 립스프링힘FL은 가압스프링힘F3와 모멘트힘Fm이 동일한 방향으로 작용됨으로써, 정지상태보다 하방향으로 변위를 증가시켜 웜축(5)의 아래쪽에 위치된 립스프링(16)에 영향을 줌에 기인한다.

하지만, 회전방향으로 인해 상기 힘F3은 웜축(5)을 누르려는 하방향으로 작용하고, 힘FL은 웜축(5)을 들어올리려는 위쪽방향으로 작용한다.

이에 따라, 상기와 같은 조건에서 실제적으로 웜축(5)과 웜휠(6)사이에 걸리는 힘Ft = F3 -F1 + Fm - FL이 된다.

상기와 같이 가압스프링힘F3와 모멘트힘Fm이 증대되지만, 이에 반해 상기 F3와 Fm에 반하는 립스프링힘FL도 함께 생성됨으로써, 웜휠의 회전방향에 따른 마찰과 토크차를 감소할 수 있어 운전자에게 작용하는 좌·우 조타차이를 없애줄 수 있다.

도 1은 본 발명에 따른 유격보상기구가 적용된 전동조향장치의 구성도

도 2는 조향휠의 반시계방향 회전시, 본 발명에 따른 유격보상기구의 작동도

도 3은 조향휠의 시계방향 회전시, 본 발명에 따른 유격보상기구의 작동도

<도면의 주요부분에 대한 부호의 설명>

1 : 조향컬럼 2 : 피니온·랙바

3 : 감속기 4 : 모터

5 : 웜축 6 : 웜휠

10 : 유격보상기구 11 : 부시

12 : 컵 13 : 로드플레이트

14 : 가압스프링 15 : 캡

16 : 립스프링

Claims (5)

1. 감속기쪽 웜휠에 맞물린 모터쪽 웜축을 가압스프링으로 밑으로 눌러 웜축과 웜휠에 대한 유격을 보상하고, 래틀소음을 줄이는 전동조향장치의 유격보상기구에 있어서,

   상기 가압스프링이 가하는 힘과 반대방향으로 상기 웜축에 힘을 작용하는 립스프링을 포함하고, 상기 가압스프링은 상기 웜축의 끝단부위를 감싸는 캡의 안쪽에서 웜축의 끝단에 결합된 부시를 감싼 로드플레이트의 위쪽에서 탄발지지되고, 상기 립스프링은 상기 로드플레이트의 아래쪽에서 탄발지지되는 것을 특징으로 하는 전동조향장치의 유격보상기구.
2. 삭제
3. 청구항 1에 있어서, 상기 가압스프링은 코일스프링타입인 것을 특징으로 하는 전동조향장치의 유격보상기구.
4. 청구항 1에 있어서, 상기 립스프링은 상기 웜축이 관통한 상기 로드플레이트의 중심위치에 대해 양쪽으로 위치되어, 상기 로드플레이트와 상기 캡에 의해 탄발지지되는 것을 특징으로 하는 전동조향장치의 유격보상기구.
5. 청구항 4에 있어서, 상기 립스프링은 상기 로드플레이트의 중심위치에서 돌출된 부위를 이용해 걸려지는 것을 특징으로 하는 전동조향장치의 유격보상기구.

Images