KR101574807B1 - 전동식 동력조향장치의 댐핑장치 - Google Patents

Abstract

본 발명은 벨트 구동부에서의 이음 및 작동음을 발생시키는 작동부 음원 및 진동을 저감시킬 뿐만 아니라 시스템 외부로의 전달을 차단하고, 제작이 용이할 뿐만 아니라 마찰도 감소시켜 시스템의 효율 향상을 도모할 수 있도록 한 전동식 동력조향장치의 댐핑장치를 제공하기 위해, 하우징에 장착되는 구동모터와 상기 하우징 사이에 개재되어 진동 및 소음을 흡수하여 저감시키는 모터 댐퍼를 구비하고, 또한 상기 하우징에 대해 볼너트를 회전가능하게 지지하는 베어링과 상기 하우징 사이와, 상기 베어링과 락너트 사이에 각각 하우징 댐퍼와 락너트 댐퍼가 개재된 것을 특징으로 한다.

Description

전동식 동력조향장치의 댐핑장치{Damping device of motor driven power steering}

본 발명은 전동식 동력조향장치에 관한 것으로, 특히 모터의 하우징 장착부와 볼너트의 양측면에 각각 댐퍼를 적용한 전동식 동력조향장치의 댐핑장치에 관한 것이다.

종래 차량의 조향장치는 운전자가 직접 조향 조작을 하는 조향핸들과, 이 조향핸들의 조작력을 전달받아 좌우로 이동하면서 차륜을 조향시키는 랙기어 등을 구비한다.

또한 유압이나 모터의 구동 토크를 발생시켜 운전자의 조향핸들의 조작력을 보조하는 동력조향장치가 널리 적용되고 있고, 최근에는 차속센서와 조향토크센서 등에서 감지한 차량의 운행 조건에 따라 전자제어장치가 모터를 구동시켜 차량의 저속 운행시에는 조향핸들의 조작감이 가볍고 편안해지게 하는 반면에 고속 운행시에는 조향핸들의 조작감이 무거워지게 하여 조종 안정성을 향상시키며, 비상 상황시에는 급속한 조향이 이루어지도록 하여 운전자에게 최적의 조향 보조력을 제공하는 전동식 동력조향장치가 추세적으로 적용되고 있다.

이러한 전동식 동력조향장치는 모터의 설치 부위에 따라 여러 종류로 구분되고 있는 데, 이중에서 모터의 구동 토크를 랙기어 직접 전달하는 랙 어시스트형 전동식 동력조향장치(Rack assist motor driven power steering; R-MDPS)는 도 1에 도시한 바와 같이 구동 토크를 발생시키는 구동모터(1)와, 이 구동모터(1)의 구동축에 일체로 회전되게 장착된 구동 풀리(2) 및, 이 구동 풀리(2)의 회전력을 전달하도록 구동 풀리에 연결된 벨트(3)를 각각 구비한다.

또한 상기 벨트(3)에 감겨져서 상기 구동 풀리(2)의 회전력을 상기 벨트(3)를 통해 전달받는 종동 풀리(4)와, 상기 종동 풀리(4)에 일체로 회전되게 결합된 볼너트(5), 이 볼너트(5)에 의해 좌우로 이동되어 차륜을 조향시키도록 외주면에 볼스크류(6a)가 형성됨과 더불어 상기 볼너트(5)를 관통해서 결합된 랙바아(6), 상기 볼너트(5)를 회전가능하게 지지하는 베어링(7) 및, 상기 베어링(7)을 고정시키는 락너트(8) 등을 각각 구비한다.

상기와 같은 랙 어시스트형 전동식 동력조향장치는 상기 구동모터(1)가 전자제어장치의 제어전류를 인가받아 회전되면, 상기 구동모터(1)의 회전력이 상기 벨트(3)를 통해 상기 종동 풀리(4)에 전달되고, 상기 종동 풀리(4)와 함께 상기 볼너트(5)가 일체로 회전하면서 상기 랙바아(6)를 좌우로 이동시키는 조향 보조력을 발생시켜 운전자의 조향핸들의 조작력을 보조하게 된다.

그런데 상기와 같은 종래의 랙 어시스트형 전동식 동력조향장치에서는, 상기 구동모터의 구동에 따라 풀리와 벨트, 볼너트 및 랙바아가 작동할 때에 상기 구동모터의 작동 소음과 진동이 발생하고, 상기 종동 풀리 측에서는 볼너트 내부의 볼 마찰음과, 베어링 소음 및 이음, 벨트와 풀리 사이의 노이즈가 발생하며, 이러한 진동과 소음 및 노이즈는 상기 벨트와 랙바아를 감싸는 하우징에 전달되어, 음원 파장 효과를 발생시켜 차량의 NVH 성능을 저하시키는 결점이 있었다.

또한 상기 구동모터의 관성에 의한 진동은 상기 랙바아를 통해 조향핸들에 전달되어 운전 조작감을 저하시키고, 다수개의 단품들로 구성되어서 구성 요소의 과다로 인해 시스템의 중량을 증가시키며, 진동과 소음 및 노이즈의 전파 효과가 크게 발생되는 결점이 있었다.

그리고 상기 랙바아는 요크와 부시를 매개로 지지됨과 더불어 상기 종동 풀리와 상기 볼너트를 포함한 종동부는 상기 요크와 부시 사이에서 혹은 그 한편에서 상기 랙바아를 지지하게 되는 데, 상기 요크와 부시 및 종동부를 매개로 상기 랙바아를 3지점에서 중앙을 정렬시켜 지지하는 구조가 복잡하고 어려우며, 상기 랙바아가 3지점에서 정확히 중앙 정렬되어 지지되지 못할 경우에는 조향 시스템의 회전 토크 및 습동력에 있어서 과다한 마찰을 발생시킬 수 있는 염려가 있었다.

이에 본 발명은 상기한 사정을 감안하여 안출된 것으로, 벨트 구동부에서의 이음 및 작동음을 발생시키는 작동부 음원 및 진동을 저감시킬 뿐만 아니라 시스템 외부로의 전달을 차단하고, 제작이 용이할 뿐만 아니라 마찰도 감소시켜 시스템의 효율 향상을 도모할 수 있도록 한 전동식 동력조향장치의 댐핑장치를 제공함에 그 목적이 있다.

상기와 같은 목적을 달성하기 위한 본 발명은, 하우징에 장착되는 구동모터와 상기 하우징 사이에 개재되어 진동 및 소음을 흡수하여 저감시키는 모터 댐퍼를 구비한다.

또한 상기 하우징에 대해 볼너트를 회전가능하게 지지하는 베어링과 상기 하우징 사이와, 상기 베어링과 락너트 사이에 각각 하우징 댐퍼와 락너트 댐퍼가 개재된 것을 특징으로 한다.

상기 모터 댐퍼와 상기 하우징 댐퍼는 중앙 부위가 천공된 링 형상을 한 댐퍼 바디와, 이 댐퍼 바디의 일측면에 축방향으로 돌출하고 원주방향으로 소정 간격을 두고 배치되어 상기 하우징에 형성된 조립홈에 끼워져 고정되는 다수개의 고정돌기를 갖춘 것을 특징으로 한다.

상기 락너트 댐퍼는 중앙 부위가 천공된 링 형상을 한 댐퍼 바디와, 이 댐퍼 바디의 일측면에 축방향으로 돌출하고 원주방향으로 소정 간격을 두고 배치되어 상기 락너트에 형성된 조립홈에 끼워져 고정되는 다수개의 고정돌기를 갖춘 것을 특징으로 한다.

상기 모터 댐퍼와 하우징 댐퍼 및 락너트 댐퍼는 NBR로 제작된 것을 특징으로 한다.

본 발명에 따른 전동식 동력조향장치의 댐핑장치에 의하면, 하우징의 모터 장착부에 댐퍼를 설치하고, 볼너트를 회전가능하게 지지하는 베어링이 하우징에 장착되는 베어링의 일측면과 락너트와 결합하는 베어링의 타측면에 각각 댐퍼를 설치하여, 벨트 작동부에서의 이음과 작동 소음 및 이상 진동을 저하시키는 동시에 단품간 불필요한 유격을 없애므로 조향감에 대한 응답성을 향상시키고, 조립후 랙바아 및 구동부의 중앙 정렬을 향상시키며, 컴플라이언스 효과를 기대함으로써 기계적인 마찰을 최대로 감소시킬 수 있고, 구동 부품에 대한 정도 등급을 완화시킬 수 있으므로 마무리, 거칠기, 연삭 정도, 래핑의 횟수와 정도 및 공정을 축소 혹은 삭제할 수 있기 때문에 원가 절감을 도모할 수 있으며, 볼너트와 베어링 부분에서의 단품 관리가 용이해지고, 동력조향시스템 자체의 진동 및 소음을 저하시켜 차실 내부로의 유입 혹은 전달을 차단함으로써 차량의 NVH 성능 향상을 도모할 수 있고, 종동부에서 불필요한 유격을 댐퍼의 탄성 효과로 적절히 조정 혹은 제거할 수 있으며, 각 단품에서 가공 공정의 오류에 의한 동심도 이탈에 대해서도 자동 조정 기능을 구현할 수 있는 등의 효과가 있다.

도 1은 종래 기술에 따른 전동식 동력조향장치의 단면도,
도 2는 본 발명에 따른 모터 댐퍼의 사시도,
도 3은 본 발명에 따른 전동식 동력조향장치의 사시도,
도 4는 본 발명에 따른 하우징 댐퍼의 사시도,
도 5는 본 발명에 따른 전동식 동력조향장치의 단면도,
도 6은 본 발명에 따른 락너트와 락너트 댐퍼의 조립 및 분해 사시도이다.

이하 본 발명을 첨부된 예시도면에 의거 상세히 설명한다.

도 2에는 본 발명에 따른 전동식 동력조향장치의 댐핑장치를 구성하는 모터 댐퍼가 도시되어 있는 바, 즉 모터 댐퍼(11)는 중앙 부위가 천공된 링 형상을 한 댐퍼 바디(11a)와, 이 댐퍼 바디(11a)의 일측면에 축방향으로 돌출하고 원주방향으로 소정 간격을 둔 다수개의 고정돌기(11b)를 갖춘 구조로 이루어진다.

상기 고정돌기(11b)는 본 발명의 실시예로서 3개가 90도의 간격으로 배치되어 있지만, 후술하는 하우징에 적절히 고정될 수 있다면 그 이상 혹은 이하의 개수로 형성되어도 무방하다.

상기 모터 댐퍼는 바람직하기로는 NBR(Nitrile Butadiene Rubber; 니트릴 부타디엔 고무)로 제작된다.

도 3에는 상기 모터 댐퍼(11)를 사용하여 모터가 하우징에 장착된 상태의 사시도가 도시되어 있는 바, 구동모터(12)를 장착하기 위해 하우징(13)의 일측면에는 상기 고정돌기(11b)를 끼워서 조립하기 위한 다수개의 조립홈이 내측으로 파여진 형태로 형성되고, 상기 다수개의 조립홈은 상기 다수개의 고정돌기와 대응되게 배치되어, 상기 모터 댐퍼(11)의 고정돌기(11b)를 상기 조립홈에 각각 끼워서 고정시킨 다음에 상기 구동모터(12)를 상기 하우징(13)에 고정시키면 상기 구동모터(12)의 운전 중에 생기는 소음과 진동이 상기 댐퍼에서 적절히 흡수되어 저감된다.

도 4에는 본 발명에 따른 하우징 댐퍼(14)가 도시되어 있는 바, 이 하우징 댐퍼(14)는 상기 모터 댐퍼(11)와 유사하게 중앙 부위가 천공된 링 형상을 한 댐퍼 바디(14a)와, 이 댐퍼 바디(14a)의 일측면에 축방향으로 돌출하고 원주방향으로 소정 간격을 둔 다수개의 고정돌기(14b)를 갖추고, 상기 고정돌기(14b)는 본 발명의 실시예로서 3개가 90도의 간격으로 배치되어 있지만, 상기 하우징(13)에 적절히 고정될 수 있다면 그 이상 혹은 이하의 개수로 형성되어도 무방하며, 상기 하우징 댐퍼는 바람직하기로는 NBR(Nitrile Butadiene Rubber; 니트릴 부타디엔 고무)로 제작된다.

도 5에는 상기 하우징 댐퍼(14)가 상기 하우징(13)에 고정된 상태가 도시되어 있는 바, 즉 볼너트(15)를 하우징(13)에 대해 회전가능하게 지지하는 베어링(16)과 상기 하우징(13) 사이에 상기 하우징 댐퍼(14)가 개재되어, 상기 하우징 댐퍼(14)의 고정돌기(14b)가 상기 하우징에 대응되게 형성되는 조립홈에 끼워져서 고정되어, 상기 하우징 댐퍼(14)가 베어링(16)을 통한 진동 및 소음을 흡수하여 저감시키고, 하우징(13)의 전날을 차단하는 역할을 한다.

도 6에는 본 발명에 따른 락너트 댐퍼가 도시되어 있는 바, 즉 락너트 댐퍼(17)는 상기 모터 댐퍼(11) 및 하우징 댐퍼(14)와 유사하게 중앙 부위가 천공된 링 형상을 한 댐퍼 바디(17a)와, 이 댐퍼 바디(17a)의 일측면에 축방향으로 돌출하고 원주방향으로 소정 간격을 둔 다수개의 고정돌기(17b)를 갖추고, 상기 고정돌기(17b)는 본 발명의 실시예로서 4개가 90도의 간격으로 배치되어 있지만, 락너트(18)에 적절히 고정될 수 있다면 그 이상 혹은 이하의 개수로 형성되어도 무방하며, 상기 락너트 댐퍼는 바람직하기로는 NBR(Nitrile Butadiene Rubber; 니트릴 부타디엔 고무)로 제작된다.

상기 락너트 댐퍼(17)를 상기 락너트(18)에 고정하기 위해 락너트(18)에는 원주방향으로 소정 간격을 두고 다수개의 조립홈(18a)이 형성되어, 상기 락너트 댐퍼(17)의 고정돌기(17b)를 상기 조립홈(18a)에 각각 끼워서 조립하여 고정시키게 된다.

상기와 같이 락너트 댐퍼가 조립된 락너트를 도 5에 도시한 바와 같이 상기 베어링(16)의 타측면에 대향시켜 조립하면, 상기 볼너트(15) 내부의 볼 작동소음과 마찰소음 및 베어링 소음이 하우징으로 전달되는 것을 효과적으로 차단하고, 종동부에서 발생하는 진동 및 소음을 효과적으로 흡수하여 저감시키며, 유격에 대한 미세 조정도 가능하게 되며, 단품간 불필요한 유격을 제거할 수 있으므로 조향감에 대한 응답성을 향상시킬 수 있으며, 종동부의 동심에 대한 컴플라이언스 효과로 인해 전반적으로 시스템의 마찰을 저감시키고, 단품/조립상 관리도 용이해지게 된다.

11-모터 댐퍼 12-구동모터
13-하우징 14-하우징 댐퍼
15-볼너트 16-베어링
17-락너트 댐퍼 18-락너트

Claims (6)

1. 하우징에 장착되는 구동모터와 상기 하우징 사이에 개재되어 진동 및 소음을 흡수하여 저감시키는 모터 댐퍼를 구비하고,
   상기 하우징에 대해 볼너트를 회전가능하게 지지하는 베어링과 상기 하우징 사이와, 상기 베어링과 락너트 사이에 각각 하우징 댐퍼와 락너트 댐퍼가 개재되며,
   상기 모터 댐퍼와 상기 하우징 댐퍼는 중앙 부위가 천공된 링 형상을 한 댐퍼 바디와, 이 댐퍼 바디의 일측면에 축방향으로 돌출하고 원주방향으로 소정 간격을 두고 배치되어 상기 하우징에 형성된 조립홈에 끼워져 고정되는 다수개의 고정돌기를 갖춘 것을 특징으로 하는 전동식 동력조향장치의 댐핑장치.
2. 삭제
3. 삭제
4. 청구항 1에 있어서, 상기 모터 댐퍼와 하우징 댐퍼는 NBR(Nitrile Butadiene Rubber; 니트릴 부타디엔 고무)로 제작된 것을 특징으로 하는 전동식 동력조향장치의 댐핑장치.
5. 청구항 1에 있어서, 상기 락너트 댐퍼는 중앙 부위가 천공된 링 형상을 한 댐퍼 바디와, 이 댐퍼 바디의 일측면에 축방향으로 돌출하고 원주방향으로 소정 간격을 두고 배치되어 상기 락너트에 형성된 조립홈에 끼워져 고정되는 다수개의 고정돌기를 갖춘 것을 특징으로 하는 전동식 동력조향장치의 댐핑장치.
6. 청구항 5에 있어서, 상기 락너트 댐퍼는 NBR(Nitrile Butadiene Rubber; 니트릴 부타디엔 고무)로 제작된 것을 특징으로 하는 전동식 동력조향장치의 댐핑장치.

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