KR101922406B1 - 전동식 조향 장치용 플렉서블 댐퍼 장치 - Google Patents

Abstract

본 발명은 차량의 전동식 조향 장치에서 웜(warm) 축과 치합되는 웜 기어(warm gear) 구조에서 유격 보상 기구부에 대해 스프링(spring)과 부시 댐퍼(bush damper), 원주 방향 댐퍼와 축 방향 댐퍼를 삭제하고 플렉서블 댐퍼로 대체할 수 있도록 하는, 전동식 조향 장치용 플렉서블 댐퍼 장치가 개시된다.
개시된 전동식 조향 장치용 플렉서블 댐퍼 장치는, 외주면에 웜휠과 기어 맞물림 결합되는 기어부가 형성된 웜축; 상기 웜축의 단부에 배치되는 볼베어링; 및 상기 볼베어링이 삽입되는 형태로 상기 볼베어링을 수용하고, 상기 웜축에 대해 수직 방향과 축방향으로 댐핑 역할을 하는 플렉서블 댐퍼를 포함한다.
본 발명에 의하면, 플렉서블 댐퍼를 통해 유격 보상 기구에 대한 중량과 부품수를 줄여서 원가를 절감할 수 있다.

Description

전동식 조향 장치용 플렉서블 댐퍼 장치{Electronic power steering type flexible damper apparatus}

본 발명은 전동식 조향 장치용 플렉서블 댐퍼 장치에 관한 것으로서, 더욱 자세하게는 차량의 전동식 조향 장치에서 웜(warm) 축과 치합되는 웜 기어(warm gear) 구조에 대해 유격 보상 기구에 관한 스프링(spring)과 부시 댐퍼(bush damper), 원주 방향 댐퍼와 축 방향 댐퍼를 삭제하고 플렉서블 댐퍼로 대체하여 중량과 부품수를 줄여서 원가를 절감할 수 있도록 하는, 전동식 조향 장치용 플렉서블 댐퍼 장치에 관한 것이다.

일반적으로, 전동식 조향(Electronic Power Steering, 이하 EPS) 장치는 기존의 유압식 파워 스티어링을 전기 모터로 대체하여 전자제어를 통한 조향력을 보조하는 장치로서, 오일탱크, 펌프, 호스 등 유압부품을 제거하고 모터 및 제어장치가 적용된 차량의 동력 조향 장치이다.

EPS 장치는 스티어링휠과 기어박스를 연결하며 모터를 구비한다. 모터와 연결된 컬럼샤프트는 끝단에서 유니버셜 조인트로 기어박스로 연결되고, 상기 기어박스는 양측단에서 각각 볼조인트가 결합된 샤프트들을 랙피니온(rack and pinion)방식으로 좌우로 이동시키며, 각각의 볼조인트는 타이로드를 통해 좌우 로드휠의 너클(knuckle)에 각각 연결된다.

이 중, 하우징의 내부에서 웜휠은 스티어링휠과 연결된 컬럼 샤프트가 중심에 삽입되도록 결합되고, 웜휠은 모터와 결합되며 외주면에 나사산이 형성된 웜샤프트와 치합된다.

하지만, 모터의 가감속(加減速) 및 토크 변동에 따라 웜샤프트와 웜휠 간의 치합은 균일하게 유지되지 못하고, 유격이 발생하여 소음을 유발하는 문제점이 있다.

이러한 문제점을 해결하기 위해 EPS 장치는 도 1에 도시된 바와 같이 유격 보상 기구를 구비하게 되었다. 도 1은 일반적인 차량의 전동식 조향 장치의 구조를 나타낸 도면이다. 도 1에 도시된 바와 같이 EPS 장치는 하우징(90) 내에 기어부(10)와 웜휠(80)이 치합되는 구조를 가지며, 기어부(10)의 끝단에 볼베어링(Ball Bearing)(20)이 결합되어 있다. 이 볼베어링(20)에는 부시 댐퍼(Bearing Bush & Damper)(40)가 삽입되고, 그 외부에 캡(Cap)(50)이 결합되며, 수직 방향으로 댐핑 역할을 하기 위한 스프링(Spring)(30)이 구비되어 있다. 그리고, EPS 장치는 원주 방향으로 댐핑 역할을 하기 위한 원주방향 댐퍼(60)와, 축 방향으로 댐핑 역할을 하기 위한 축방향 댐퍼(70)를 구비하는 구조를 갖는다.

따라서, 종래 EPS 장치는 댐핑 역할을 위해 스프링(30), 부시 댐퍼(40), 원주방향 댐퍼(60), 축방향 댐퍼(70) 등을 구비해야 됨에 따라 부품수와 중량이 증가하여 원가가 상승하는 문제점이 있다.

한국 등록특허공보 제10-1615230호(등록일: 201604월19

전술한 문제점을 해결하기 위한 본 발명의 목적은, 차량의 전동식 조향 장치에서 웜(warm) 축과 치합되는 웜 기어(warm gear) 구조에 대해 유격 보상 기구에 관한 스프링(spring)과 부시 댐퍼(bush damper), 원주 방향 댐퍼와 축 방향 댐퍼를 삭제하고 플렉서블 댐퍼로 대체하여 중량과 부품수를 줄여서 원가를 절감할 수 있도록 하는, 전동식 조향 장치용 플렉서블 댐퍼 장치를 제공함에 있다.

전술한 목적을 달성하기 위한 본 발명에 따른 전동식 조향 장치용 플렉서블 댐퍼 장치는, 외주면에 웜휠과 기어 맞물림 결합되는 기어부가 형성된 웜축; 상기 웜축의 단부에 배치되는 볼베어링; 및 상기 볼베어링이 삽입되는 형태로 상기 볼베어링을 수용하고, 상기 웜축에 대해 수직 방향과 축방향으로 댐핑 역할을 하는 플렉서블 댐퍼를 포함한다.

또한, 상기 플렉서블 댐퍼는, 상기 볼베어링을 수용하는 베어링 결합부와, 상기 베어링 결합부의 일측에 일체로 형성되며 외측으로 볼록하게 돌출되어 상기 웜축에 대해 수직 방향으로 댐핑 역할을 하는 돌출 댐핑부를 구비할 수 있다.

또한, 상기 돌출 댐핑부는, 외측으로 볼록하게 돌출되는 부위에 일정 간격으로 하나 이상 복수 개의 슬릿(Slit)이 형성되어 축 방향으로 댐핑 역할을 동시에 수행할 수 있다.

또한, 상기 플렉서블 댐퍼는, 상기 베어링 결합부가 이루는 원의 직경보다 상기 돌출 댐핑부가 이루는 원의 직경이 더 큰 형태로, 상기 돌출 댐핑부가 외부로 볼록하게 돌출되는 곡면 원 형상을 이룰 수 있다.

그리고, 상기 돌출 댐핑부에 하나 이상 복수 개로 형성된 슬릿은 외측으로 볼록하게 돌출되는 부위에 상기 돌출 댐핑부가 이루는 원주를 따라 각각 직사각형 모양으로 형성될 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, 차량의 전동식 조향 장치에서 웜(warm) 축과 치합되는 웜 기어(warm gear) 구조에 대해 유격 보상 기구에 관한 스프링(spring)과 부시 댐퍼(bush damper), 원주 방향 댐퍼와 축 방향 댐퍼를 삭제하고 플렉서블 댐퍼로 대체하여 구성함으로써, 중량과 부품수를 줄이고 원가를 절감할 수 있는 효과가 있다.

도 1은 일반적인 차량의 전동식 조향 장치의 구조를 나타낸 도면이다.
도 2는 본 발명의 실시예에 따른 전동식 조향 장치용 플렉서블 댐퍼 장치의 구성을 나타낸 분해 사시도이다.
도 3은 본 발명의 실시예에 따른 플렉서블 댐퍼의 구조를 나타낸 외관 사시도이다.
도 4는 본 발명의 실시예에 따른 플렉서블 댐퍼가 볼베어링에 결합된 구성을 절개하여 나타낸 단면도이다.

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 전동식 조향 장치용 플렉서블 댐퍼 장치의 구성을 나타낸 분해 사시도이다.

도 2를 참조하면, 본 발명에 따른 전동식 조향 장치용 플렉서블 댐퍼 장치(100)는, 외주면에 웜휠(80)과 기어 맞물림 결합되는 기어부(10)가 형성된 웜축(15); 상기 웜축(150)의 단부에 배치되는 볼베어링(20); 및 상기 볼베어링(20)이 삽입되는 형태로 상기 볼베어링(20)을 수용하고, 상기 웜축(15)에 대해 수직 방향과 축방향으로 댐핑 역할을 하는 플렉서블 댐퍼(100)를 포함한다.

또한, 상기 플렉서블 댐퍼(100)는, 도 3에 도시된 바와 같이 상기 볼베어링(20)을 수용하는 베어링 결합부(110)와, 상기 베어링 결합부(110)의 일측에 일체로 형성되며 외측으로 볼록하게 돌출되어 상기 웜축(15)에 대해 수직 방향으로 댐핑 역할을 하는 돌출 댐핑부(120)를 구비할 수 있다. 도 3은 본 발명의 실시예에 따른 플렉서블 댐퍼의 구조를 나타낸 외관 사시도이다.

도 3에 도시된 바와 같이, 돌출 댐핑부(120)는, 외측으로 볼록하게 돌출되는 부위에 일정 간격으로 하나 이상 복수 개의 슬릿(Slit)(122)이 형성되어 축 방향으로 댐핑 역할을 동시에 수행할 수 있다.

또한, 플렉서블 댐퍼(100)는, 베어링 결합부(110)가 이루는 원의 직경보다 돌출 댐핑부(120)가 이루는 원의 직경이 더 큰 형태로, 이러한 돌출 댐핑부(120)가 외부로 볼록하게 돌출되는 곡면 원 형상을 이룰 수 있다.

그리고, 돌출 댐핑부(120)에 하나 이상 복수 개로 형성된 슬릿(122)은 외측으로 볼록하게 돌출되는 부위에 돌출 댐핑부(120)가 이루는 원주를 따라 각각 직사각형 모양으로 형성될 수 있다. 물론, 슬릿(122)의 형상은 이에 한정되지 않고 직사각형 모양 이외에도 다른 도형 형태로 각각 관통되어 형성될 수 있다.

도 4는 본 발명의 실시예에 따른 플렉서블 댐퍼가 볼베어링에 결합된 구성을 절개하여 나타낸 단면도이다.

도 4에 도시된 바와 같이, 플렉서블 댐퍼(100)는 베어링 결합부(110)가 웜축(15)에 결합된 볼베어링(20)을 감싸는 형태로 볼베어링(20)의 외측에 결합된다.

플렉서블 댐퍼(100)에서 돌출 댐핑부(120)는 볼베어링(20)을 감싸는 베어링 결합부(110)의 원주와 대응되면서 더 큰 직경을 갖는 원주를 따라 경방향으로 볼록하게 형성되고, 축방향으로 하나 이상 복수 개의 슬릿(122)이 형성된 것이다.

따라서, 플렉서블 댐퍼(100)는 돌출 댐핑부(120)를 통해 축방향과 경방향으로 댐핑 기능을 동시에 구현할 수 있게 되는 것이다.

이때, 돌출 댐핑부(120)는 탄성을 가질 수 있도록 플라스틱 소재나 수지 재질로 구현하거나, 블록한 구조에 슬릿이 형성되어 있으므로 이러한 구조에 의해 탄성을 가질 경우에 스틸 소재로도 구현할 수 있다.

전술한 바와 같이 본 발명에 의하면, 차량의 전자 조향 장치에서 웜(warm) 축과 치합되는 웜 기어(warm gear) 구조에서 유격 보상 기구에 대해 스프링(spring)과 부시 댐퍼(bush damper), 원주 방향 댐퍼와 축 방향 댐퍼를 삭제하고 플렉서블 댐퍼로 대체하여 중량과 부품수를 줄여서 원가를 절감할 수 있도록 하는, 전동식 조향 장치용 플렉서블 댐퍼 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.

10 : 기어부 15 : 웜축
20 : 볼베어링 30 : 스프링
40 : 부시 댐퍼 50 : 캡
60 : 원주방향 댐퍼 70 : 축방향 댐퍼
80 : 웜휠 90 : 하우징
100 : 플렉서블 댐퍼 110 : 베어링 결합부
120 : 돌출 댐핑부 122 : 슬릿

Claims (5)

1. 외주면에 웜휠과 기어 맞물림 결합되는 기어부가 형성된 웜축;
   상기 웜축의 단부에 배치되는 볼베어링; 및
   상기 볼베어링이 삽입되는 형태로 상기 볼베어링을 수용하고, 상기 웜축에 대해 수직 방향과 축방향으로 댐핑 역할을 하는 플렉서블 댐퍼; 를 포함하되,
   상기 플렉서블 댐퍼에는,
   상기 볼베어링을 수용하는 베어링 결합부와, 상기 베어링 결합부의 일측에 일체로 형성되며 외측으로 볼록하게 돌출되어 상기 웜축에 대해 수직 방향으로 댐핑 역할을 하는 돌출 댐핑부, 및 상기 돌출 댐핑부의 상기 베어링 결합부 반대측에서 돌출되는 삽입부가 구비되고,
   하우징에는 상기 삽입부와 대응되는 홈이 형성되어 상기 삽입부가 상기 홈에 삽입되며 상기 플렉서블 댐퍼가 상기 하우징에 결합되는 것을 특징으로 하는 전동식 조향 장치용 플렉서블 댐퍼장치.
   를 포함하는 전동식 조향 장치용 플렉서블 댐퍼 장치.
   
2. 삭제
3. 제 1 항에 있어서,
   상기 돌출 댐핑부는, 외측으로 볼록하게 돌출되는 부위에 일정 간격으로 하나 이상 복수 개의 슬릿(Slit)이 형성되어 축 방향으로 댐핑 역할을 동시에 수행하는, 전동식 조향 장치용 플렉서블 댐퍼 장치.
   
4. 제 1 항에 있어서,
   상기 플렉서블 댐퍼는, 상기 베어링 결합부가 이루는 원의 직경보다 상기 돌출 댐핑부가 이루는 원의 직경이 더 큰 형태로, 상기 돌출 댐핑부가 외부로 볼록하게 돌출되는 곡면 원 형상을 이루는, 전동식 조향 장치용 플렉서블 댐퍼 장치.
   
5. 제 3 항에 있어서,
   상기 돌출 댐핑부에 하나 이상 복수 개로 형성된 슬릿은 외측으로 볼록하게 돌출되는 부위에 상기 돌출 댐핑부가 이루는 원주를 따라 각각 직사각형 모양으로 형성된, 전동식 조향 장치용 플렉서블 댐퍼 장치.
   

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