KR101917680B1 - 차량용 적층형 웜휠 장치 - Google Patents

Abstract

본 발명은 차량의 조향 컬럼에 이용되는 웜휠에 대해 흡습성이 좋은 재질과 강도가 높은 재질 등 서로 다른 재질로 적층하여 웜휠 기어부를 형성하고, 서로 다른 재질을 갖는 적층형 웜휠 기어부가 웜축에 치합 될 수 있도록 한, 차량용 적층형 웜휠 장치가 개시된다.
개시된 차량용 적층형 웜휠 장치는, 조향 컬럼이 결합되는 축 결합부; 및 상기 축 결합부의 외측에 구비되며, 웜축과 치합되도록 기어홈이 형성된 웜휠 기어부를 포함하고, 상기 웜휠 기어부는 중앙부와 주변부로 구획되며, 상기 중앙부와 상기 주변부는 서로 다른 재질의 수지로 형성된 구조를 갖는다.

Description

차량용 적층형 웜휠 장치{Layer-built type warm wheel apparatus for vehecle}

본 발명은 차량용 적층형 웜휠 장치에 관한 것으로서, 더욱 자세하게는 차량의 조향 컬럼에 이용되는 웜휠에 대해 흡습성이 좋은 재질과 강도가 높은 재질 등 서로 다른 재질로 적층하여 웜휠 기어부를 형성하고, 서로 다른 재질을 갖는 적층형 웜휠 기어부가 웜축에 치합 될 수 있도록 한, 차량용 적층형 웜휠 장치에 관한 것이다.

일반적으로, 전동식 동력 보조 조향장치는 차속 센서 및 조향 토크 센서 등에서 감지한 차량의 운행 조건에 따라 전자 제어 장치에서 모터를 구동시켜 운전자의 조향 토크를 보조함으로써, 저속 운행시에는 가볍고 편안한 조향 상태를 제공하고, 고속 운행시에는 무겁고 안정적인 조향 상태를 제공하며, 돌발적인 비상 상황에서는 이에 대처하여 급속한 조향 운전이 가능하도록 하는 등 운전자에게 최적의 조향감을 유지할 수 있도록 하는 조향 성능을 제공한다.

이러한 전동식 동력 보조 조향장치는 장착되는 위치에 따라 여러 가지 종류로 나눠질 수 있는데, 컬럼 타입 전동식 동력 보조 조향장치는 운전석의 조향휠과 차량 하부의 기어박스를 연결하는 조향축을 차체에 고정하기 위한 조향컬럼 부위에 전동 모터를 구비한 동력 보조 조향장치를 설치하여, 운전자가 조작하는 조향휠의 회전력이 동력 보조 조향장치에 의해서 기어박스에 전달될 수 있도록 하는 장치이다.

도 1은 일반적인 컬럼 타입 전동식 동력 보조 조향장치의 요부 구조를 나타낸 단면도로서, 중간부에 웜기어부(2)가 형성된 웜샤프트(4)가 구비되고, 웜샤프트(4)의 양단에는 웜베어링(6)이 각각 설치되어 웜샤프트(4)를 지지하며, 웜샤프트(4)와 모터축(8)이 연결되어 모터(10)의 구동에 의해 웜샤프트(4)가 회전하는 구조로 되어 있다.

웜샤프트(4)의 중간부에 형성된 웜(2)과 이물림될 수 있도록 웜(2)의 외경 일측에는 웜휠기어부(14)가 구비되며, 웜휠기어부(14)는 운전자가 조작하는 조향휠(미도시)의 회전력을 전달하는 조향 컬럼(12)에 장착되어, 모터(10)의 구동에 의한 웜샤프트(4)의 회전력이 조향 컬럼(12)에 전달되게 한다. 웜기어 방식으로 치합되는 이들 웜휠기어부(14)와 웜샤프트(4)는 외부로부터의 보호를 위해 하우징(16)의 내부에 장착되어 있다.

차량의 운행 조건에 따라 차량에 구비된 전자제어장치(미도시)가 모터(10)의 구동을 제어하고, 모터(10)의 구동에 의한 웜샤프트(4)의 회전력이 운전자가 조작하는 조향휠의 회전력에 부가되어 조향 컬럼(12)에 전달됨으로써, 운전자의 조향 운전 상태를 부드럽고 안정적으로 유지할 수 있게 되는 것이다.

한편, 전동식 동력 보조 조향장치는 상술한 바와 같이 조향 컬럼(12)에 모터(10)의 구동력을 전달하기 위해서 웜 기어부(2)와 웜휠기어부(14)를 이용하는데, 이러한 웜 기어부(2)와 웜휠기어부(14)를 금속 재질로 만들어져 있어 서로 접촉되는 부위에서 소음 또는 진동이 발생하는 문제점이 있다.

또한, 근래에 조향 보조력이 고출력화가 진행됨에 따라 양쪽 웜 기어부(2) 및 웜휠기어부(14)의 마모가 증대하고, 이로 인하여 백래쉬의 발생을 피할 수 없으며, 이와 같은 백래쉬에 의해 진동 및 래틀노이즈가 일어나게 되고, 특히 오프로드(offroad) 상에서는 이러한 진동 및 래틀노이즈가 차량의 실내에까지 전달되어 운전자에게 불쾌감을 야기시키는 문제점이 있었다.

한국 공개특허공보 제10-2015-0002415호(공개일 : 2015.1.7)

전술한 문제점을 해결하기 위한 본 발명의 목적은, 차량의 조향 컬럼에 이용되는 웜휠에 대해 흡습성이 좋은 재질과 강도가 높은 재질 등 서로 다른 재질로 적층하여 웜휠 기어부를 형성하고, 서로 다른 재질을 갖는 적층형 웜휠 기어부가 웜축에 치합 될 수 있도록 한, 차량용 적층형 웜휠 장치를 제공함에 있다.

전술한 목적을 달성하기 위한 본 발명에 따른 차량용 적층형 웜휠 장치는, 조향 컬럼이 결합되는 축 결합부; 및 상기 축 결합부의 외측에 구비되며, 웜축과 치합되도록 기어홈이 형성된 웜휠 기어부를 포함하고, 상기 웜휠 기어부는 중앙부와 주변부로 구획되며, 상기 중앙부와 상기 주변부는 서로 다른 재질의 수지로 형성된 구조를 갖는다.

또한, 상기 중앙부가 초기에는 상기 웜축과 접촉되고, 상기 중앙부의 마모 후 상기 주변부가 상기 웜축과 접촉될 수 있다.

또한, 상기 중앙부는 흡습성이 일정 기준 이상이고 강도가 일정 기준 이하로 낮으며, 상기 주변부는 흡습성이 일정 기준 이하이고 강도가 일정 기준 이상으로 높은 재질을 가질 수 있다.

그리고, 상기 웜휠 기어부는, 흡습성이 일정 기준 이상이고 강도가 일정 기준 이하로 낮은 제1 재질과, 흡습성이 일정 기준 이하이고 강도가 일정 기준 이상으로 높은 제2 재질을 포함하고, 상기 제2 재질의 하단부가 위치하고, 상기 하단부 위에 상기 제1 재질의 중앙부가 위치하며, 상기 중앙부 위에 상기 제2 재질의 상단부가 위치하도록 적층되어, 상기 주변부가 상기 중앙부를 기준으로 상측에 상기 상단부와 하측에 상기 하단부로 이루어질 수 있다.

본 발명의 다른 양상들, 장점들 및 특징들은 다음의 섹션들: 도면의 간단한 설명, 상세한 설명 및 청구범위를 포함하는 전체 출원 명세서에 기재된 내용에 기초하여 보다 명백해질 것이다.

본 발명에 의하면, 웜휠이 서로 다른 재질로 적층되어 기어부를 형성함으로써 기어부가 웜축에 치합될 때 중앙부가 먼저 소모되고 그 이후에 주변부가 소모되는 구조가 될 수 있다.

또한, 저출력 및 고출력 등 전 사양에 걸쳐 웜휠 공용화를 실현할 수 있다.

또한, 웜휠을 서로 다른 재질로 적층하게 됨으로써 유격 보상 기구를 삭제하여 원가를 절감하는 효과가 있다.

또한, 저출력 사양에 대해 내구 마모성을 증대할 수 있다.

그리고, 마찰(Friction) 및 래틀 노이즈(Rattle Noise)의 성능을 향상시킬 수 있다.

도 1은 일반적인 컬럼 타입 전동식 동력 보조 조향장치의 요부 구조를 나타낸 단면도이다.
도 2는 본 발명의 실시예에 따른 차량용 적층형 웜휠 장치의 구성을 나타낸 사시도이다.
도 3은 본 발명의 실시예에 따른 웜휠 기어부의 구조를 나타낸 사시도이다.
도 4는 본 발명의 실시예에 따른 웜휠 기어부가 웜축과 치합되는 구조를 일부 절개한 사시도이다.

이하, 첨부한 도면을 참고로 하여 본 발명의 실시예에 대하여 본 발명이 속하는 기술 분야에서 통상의 지식을 가진 자가 용이하게 실시할 수 있도록 상세히 설명한다. 본 발명은 여러 가지 상이한 형태로 구현될 수 있으며 여기에서 설명하는 실시 예에 한정되지 않는다.

본 발명을 명확하게 설명하기 위해서 설명과 관계없는 부분은 생략하였으며, 명세서 전체를 통하여 동일 또는 유사한 구성요소에 대해서는 동일한 참조 부호를 붙이도록 한다.

명세서 전체에서, 어떤 부분이 다른 부분과 "연결"되어 있다고 할 때, 이는 "직접적으로 연결"되어 있는 경우 뿐 아니라, 그 중간에 다른 소자를 사이에 두고 "전기적으로 연결"되어 있는 경우도 포함한다. 또한 어떤 부분이 어떤 구성요소를 "포함"한다고 할 때, 이는 특별히 반대되는 기재가 없는 한 다른 구성요소를 제외하는 것이 아니라 다른 구성요소를 더 포함할 수 있는 것을 의미한다.

어느 부분이 다른 부분의 "위에" 있다고 언급하는 경우, 이는 바로 다른 부분의 위에 있을 수 있거나 그 사이에 다른 부분이 수반될 수 있다. 대조적으로 어느 부분이 다른 부분의 "바로 위에" 있다고 언급하는 경우, 그 사이에 다른 부분이 수반되지 않는다.

제1, 제2 및 제3 등의 용어들은 다양한 부분, 성분, 영역, 층 및/또는 섹션들을 설명하기 위해 사용되나 이들에 한정되지 않는다. 이들 용어들은 어느 부분, 성분, 영역, 층 또는 섹션을 다른 부분, 성분, 영역, 층 또는 섹션과 구별하기 위해서만 사용된다. 따라서, 이하에서 서술하는 제1 부분, 성분, 영역, 층 또는 섹션은 본 발명의 범위를 벗어나지 않는 범위 내에서 제2 부분, 성분, 영역, 층 또는 섹션으로 언급될 수 있다.

여기서 사용되는 전문 용어는 단지 특정 실시예를 언급하기 위한 것이며, 본 발명을 한정하는 것을 의도하지 않는다. 여기서 사용되는 단수 형태들은 문구들이 이와 명백히 반대의 의미를 나타내지 않는 한 복수 형태들도 포함한다. 명세서에서 사용되는 "포함하는"의 의미는 특정 특성, 영역, 정수, 단계, 동작, 요소 및/또는 성분을 구체화하며, 다른 특성, 영역, 정수, 단계, 동작, 요소 및/또는 성분의 존재나 부가를 제외시키는 것은 아니다.

"아래", "위" 등의 상대적인 공간을 나타내는 용어는 도면에서 도시된 한 부분의 다른 부분에 대한 관계를 보다 쉽게 설명하기 위해 사용될 수 있다. 이러한 용어들은 도면에서 의도한 의미와 함께 사용 중인 장치의 다른 의미나 동작을 포함하도록 의도된다. 예를 들면, 도면 중의 장치를 뒤집으면, 다른 부분들의 "아래"에 있는 것으로 설명된 어느 부분들은 다른 부분들의 "위"에 있는 것으로 설명된다. 따라서 "아래"라는 예시적인 용어는 위와 아래 방향을 전부 포함한다. 장치는 90˚ 회전 또는 다른 각도로 회전할 수 있고, 상대적인 공간을 나타내는 용어도 이에 따라서 해석된다.

다르게 정의하지는 않았지만, 여기에 사용되는 기술용어 및 과학용어를 포함하는 모든 용어들은 본 발명이 속하는 기술분야에서 통상의 지식을 가진 자가 일반적으로 이해하는 의미와 동일한 의미를 가진다. 보통 사용되는 사전에 정의된 용어들은 관련 기술문헌과 현재 개시된 내용에 부합하는 의미를 가지는 것으로 추가 해석되고, 정의되지 않는 한 이상적이거나 매우 공식적인 의미로 해석되지 않는다.

이하, 첨부한 도면을 참조하여 본 발명의 실시예에 대하여 본 발명이 속하는 기술분야에서 통상의 지식을 가진 자가 용이하게 실시할 수 있도록 상세히 설명한다. 그러나 본 발명은 여러 가지 상이한 형태로 구현될 수 있으며 여기에서 설명하는 실시 예에 한정되지 않는다.

도 2는 본 발명의 실시예에 따른 차량용 적층형 웜휠 장치의 구성을 나타낸 사시도이다.

도 2를 참조하면, 본 발명에 따른 차량용 적층형 웜휠 장치(100)는, 조향 컬럼(140)이 결합되는 축 결합부(110); 및 축 결합부(110)의 외측에 구비되며, 웜축(130)과 치합되도록 기어홈(122)이 형성된 웜휠 기어부(120)를 포함한다.

여기서, 웜휠 기어부(120)는 도 3에 도시된 바와 같이 중앙부(310)와 주변부(320)로 구획되며, 중앙부(310)와 주변부(320)는 서로 다른 재질의 수지로 형성된 구조를 갖는다. 도 3은 본 발명의 실시예에 따른 웜휠 기어부의 구조를 나타낸 사시도이다.

또한, 중앙부(310)는 웜축(130)과의 기어 결합에 따른 치합 초기에 웜축(130)과 접촉되고, 이러한 중앙부(310)의 마모 후에 주변부(320)가 웜축(130)과 치합되면서 접촉할 수 있다.

또한, 중앙부(310)는 흡습성이 일정 기준 이상이고 강도가 일정 기준 이하로 낮으며, 중앙부(310)를 기준으로 상단부(322) 및 하단부(324)에 위치한 주변부(320)는 흡습성이 일정 기준 이하이고 강도가 일정 기준 이상으로 높은 재질을 가질 수 있다.

즉, 웜휠 기어부(120)는, 흡습성이 일정 기준 이상이고 강도가 일정 기준 이하로 낮은 제1 재질과, 흡습성이 일정 기준 이하이고 강도가 일정 기준 이상으로 높은 제2 재질을 포함하고, 도 4에 도시된 바와 같이 제2 재질의 하단부(324)가 중앙부(310)를 기준으로 아래에 위치하고, 이 하단부(324) 위에 제1 재질의 중앙부(310)가 위치하며, 중앙부(310) 위에 제2 재질의 상단부(322)가 위치하도록 적층되는 구조를 갖는다. 도 4는 본 발명의 실시예에 따른 웜휠 기어부가 웜축과 치합되는 구조를 일부 절개한 사시도이다.

따라서, 웜휠 기어부(120)는 도 3 및 도 4에 도시된 바와 같이 주변부(320)가 중앙부(310)를 기준으로 상측에 상단부(322)와 하측에 하단부(324)를 가지는 구조를 갖는다.

여기서, 도 3 및 도 4는 웜휠 기어부(120)를 수평 방향으로 놓고 봤을 때 중앙부(310)를 기준으로 주변부(320)가 상단부(322) 및 하단부(324)를 가지는 구조로 설명하였으나, 웜휠 기어부(120)를 수직 방향으로 놓고 봤을 때는 중앙부(310)를 기준으로 주변부(320)에 대해, 상단부(322)를 좌측부(322)로, 하단부(324)를 우측부(324)로 하는 구조로 볼 수 있다.

전술한 바와 같이 본 발명에 의하면, 차량의 조향 컬럼에 이용되는 웜휠에 대해 흡습성이 좋은 재질과 강도가 높은 재질 등 서로 다른 재질로 적층하여 웜휠 기어부를 형성하고, 서로 다른 재질을 갖는 적층형 웜휠 기어부가 웜축에 치합 될 수 있도록 한, 차량용 적층형 웜휠 장치를 실현할 수 있다.

본 발명이 속하는 기술 분야의 당업자는 본 발명이 그 기술적 사상이나 필수적 특징을 변경하지 않고서 다른 구체적인 형태로 실시될 수 있으므로, 이상에서 기술한 실시예들은 모든 면에서 예시적인 것이며 한정적인 것이 아닌 것으로서 이해해야만 한다. 본 발명의 범위는 상세한 설명보다는 후술하는 특허청구범위에 의하여 나타내어지며, 특허청구범위의 의미 및 범위 그리고 그 등가개념으로부터 도출되는 모든 변경 또는 변형된 형태가 본 발명의 범위에 포함되는 것으로 해석되어야 한다.

100 : 차량용 적층형 웜휠 장치
110 : 축 결합부
120 : 웜휠 기어부
122 : 기어홈
130 ; 웜축
140 : 조향 컬럼
310 : 중앙부
320 : 주변부
322 : 상단부
324 : 하단부

Claims (4)

1. 조향 컬럼이 결합되는 축 결합부; 및
   상기 축 결합부의 외측에 구비되며, 웜축과 치합되도록 기어홈이 형성된 웜휠 기어부;
   를 포함하고,
   상기 웜휠 기어부는 중앙부와 주변부로 구획되며, 상기 중앙부와 상기 주변부는 서로 다른 재질의 수지로 형성되되,
   상기 중앙부는 흡습성이 일정 기준 이상이고 강도가 일정 기준 이하로 낮으며, 상기 주변부는 흡습성이 일정 기준 이하이고 강도가 일정 기준 이상으로 높은 재질을 갖는 차량용 적층형 웜휠 장치.
2. 조향 컬럼이 결합되는 축 결합부; 및
   상기 축 결합부의 외측에 구비되며, 웜축과 치합되도록 기어홈이 형성된 웜휠 기어부;
   를 포함하고,
   상기 웜휠 기어부는 중앙부와 주변부로 구획되며, 상기 중앙부와 상기 주변부는 서로 다른 재질의 수지로 형성되되,
   상기 웜휠 기어부는, 흡습성이 일정 기준 이상이고 강도가 일정 기준 이하로 낮은 제1 재질과, 흡습성이 일정 기준 이하이고 강도가 일정 기준 이상으로 높은 제2 재질을 포함하고,
   상기 제2 재질의 하단부가 위치하고, 상기 하단부 위에 상기 제1 재질의 중앙부가 위치하며, 상기 중앙부 위에 상기 제2 재질의 상단부가 위치하도록 적층되어, 상기 주변부가 상기 중앙부를 기준으로 상측에 상기 상단부와 하측에 상기 하단부로 이루어진 차량용 적층형 웜휠 장치.
3. 제 1 항 또는 제 2 항에 있어서,
   상기 중앙부가 초기에는 상기 웜축과 접촉되고, 상기 중앙부의 마모 후 상기 주변부가 상기 웜축과 접촉되는, 차량용 적층형 웜휠 장치.
4. 삭제

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