KR101927247B1 - 구동모터와 웜간 유격제거구조 - Google Patents

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Abstract

본 발명은 구동모터와 웜간 유격제거구조에 관한 것으로써, 구체적으로는 웜축과 모터축에 형성된 스플라인간 유격을 제거하여 스플라인의 마모 및 래틀(rattle) 소음이 저감될 수 있는 구동모터와 웜간 유격제거구조에 관한 것이다. 본 발명은 구동모터의 작동에 의해 회전되는 웜휠; 상기 웜휠에 맞물린 웜; 일측이 상기 구동모터에 설치된 모터축; 일측이 상기 구동모터에 설치된 모터축; 상기 웜에 설치되고, 일측이 상기 모터축의 타측에 연결된 웜축; 및 상기 모터축과 상기 웜축간 유격을 제거하는 유격제거부재;를 포함한다.

Description

구동모터와 웜간 유격제거구조{CLEARANCE REMOVING STRUCTURE BETWEEN MOTOR AND WORM}
본 발명은 구동모터와 웜간 유격제거구조에 관한 것으로써, 구체적으로는 웜축과 모터축에 형성된 스플라인간 유격을 제거하여 스플라인의 마모 및 래틀(rattle) 소음이 저감될 수 있는 구동모터와 웜간 유격제거구조에 관한 것이다.
일반적으로 웜휠-웜 구조는 두 축이 90° 미만의 각도로 교차할 때 필요하며, 축에서 웜휠로 회전 운동을 전달하는 데 사용된다.
이러한 웜휠-웜 구조는 큰 토크를 전달할 수 있어 산업 전반에 걸쳐 여러 분야에서 이용되고 있으며, 차량의 조향장치에 있어서 능동전륜조향방식인 AFS(Active Front Steering)의 랙 혹은 기어비변환장치, 전자제어동력조향방식인 EPS(Electric Power Steering)의 감속기 등에 웜휠-웜 구조가 적용되고 있다.
이 중 능동전륜조향장치에 적용된 월휠-웜 구조를 살펴보면 다음과 같다.
능동전륜조향장치는 2입력(운전자의 조향 휠 조작에 따른 입력과 모터에 의한 입력)에 대한 1출력 조향장치로써, 운전자에 의한 조향각 뿐만 아니라 모터를 통한 조향각의 추가 또는 감쇠가 가능함에 따라, 저속에서는 조향비를 낮추어 조향 응답성을 개선시켜주고, 고속에서는 조향비를 높여 상대적으로 운전자가 고속에서도 안정적으로 운행을 할 수 있도록 한다.
도 1는 능동전륜조향장치의 구성도이고, 도 2는 도 1에 도시된 기어비변환장치(109)를 개략적으로 나타낸 단면도이다.
도 1을 참조하면, 능동전륜조향장치는 조향휠(101), 상기 조향휠(101)의 하단에 구비되는 입력각 센서(107), 상기 조향휠(101)과 연결되는 조향축(103), 상기 조향축(103)을 둘러싸는 조향컬럼(105), 상기 조향컬럼(105)의 하단에 형성되는 기어비변환장치(109), 상기 기어비변환장치(109)를 구동하기 위한 구동모터(111), 상기 구동모터(111)에 구비되는 구동모터 위치센서(116), 기어비변환장치(109)의 하측에 구비되는 출력각 센서(118), 자동차의 속도를 감지하는 차속 센서(117), 상기 기어비변환장치(109)의 하측에 형성되되 상기 조향축(103)의 회전 운동을 랙바(119)의 직선 운동으로 변환하는 랙-피니언 기구부(121), 상기 랙바(119)에 조향 보조 동력을 공급하기 위한 보조모터(123), 상기 입력각 센서(107)와 상기 구동모터 위치센서(116) 및 상기 출력각 센서(118)로부터 각종 신호를 전달받는 ECU(125)를 포함하여 구성된다.
도 2를 참조하면, 상기 기어비변환장치(109)는 입력축(210), 상기 입력축(210)의 하단에 형성되어 있는 제 1 선기어(220), 상기 제 1 선기어(220)와 외접하는 제 1 단 유성 기어(270), 상기 제 1 단 유성 기어(270)와 유성기어 축(275)으로 연결되는 제 2 단 유성 기어(280), 상기 제 2 단 유성 기어(280)와 외접하는 제 2 선 기어(230), 상기 제 2 선 기어(230)와 연결된 출력축(240), 웜휠(250) 및 웜(260)을 포함하여 구성된다.
차량의 속도를 감지하는 상기 차속 센서(117), 조향각의 변화를 감지하는 상기 입력각 센서(107) 및 상기 출력각 센서(118), 그리고 상기 구동모터 위치센서(116)로부터 각각 전기적 신호가 발생하여 상기 ECU(125)에 전달되면 상기 ECU(125)는 상기 구동모터(111)에 전기적 신호를 전달하여 상기 구동모터(111)를 구동하게 된다.
상기 구동모터(111)가 작동함에 따라 모터축(112)(도 3 도시)에 연결된 웜축(261)(도 3 도시)도 회전하고 그에 따라 상기 웜(260)과, 상기 웜(260)과 맞물려 있는 상기 웜휠(250)이 회전하며 최종적으로 상기 웜휠(250)과 일체로 구성되어 있는 캐리어(290)가 회전하게 됨으로써 입력각에 대한 출력각의 비를 조절할 수 있게 된다.
즉, 능동전륜조향장치는 조향휠의 회전을 감지하고, 상기 기어비변환장치(109)에 설치되어 회전운동을 도와주는 상기 구동모터(111)를 작동시켜 조향장치가 원활하게 구동되도록 보조한다.
이러한 종래의 능동전륜조향장치를 비롯한 웜휠-웜 구조가 적용된 장치는 상기 모터축(112) 및 상기 웜축(261)간 연결을 위해 상기 모터축(112)과 상기 웜축(261)에 스플라인(Spline)이 형성되어 상호 맞물리는 구조를 갖고 있어서 스플라인의 직접 접촉에 의한 마모가 발생하는 문제점이 있다.
그리고, 스플라인의 허용오차 범위의 관리가 용이하지 않아 금속성 래틀(rattle) 노이즈가 빈번하게 발생되는 문제점이 있다.
대한민국 등록특허공보 제10-1105582호(2012.01.05.공고.)
본 발명의 목적은 웜축과 모터축에 형성된 스플라인간 유격을 제거하여 스플라인의 마모 및 래틀(rattle) 소음이 저감될 수 있는 구동모터와 웜간 유격제거구조를 제공하는 것이다.
상기 목적을 달성하기 위해, 본 발명은 구동모터의 작동에 의해 회전되는 웜휠; 상기 웜휠에 맞물린 웜; 일측이 상기 구동모터에 설치된 모터축; 일측이 상기 구동모터에 설치된 모터축; 상기 웜에 설치되고, 일측이 상기 모터축의 타측에 연결된 웜축; 및 상기 모터축과 상기 웜축간 유격을 제거하는 유격제거부재;를 포함한다.
본 발명에서 상기 모터축의 타측 단부와 상기 웜축의 일측 단부 중 어느 하나에 암부가 형성되고, 나머지 하나에 상기 암부에 삽입되는 수부가 형성된 것이 바람직하다.
본 발명에서 상기 암부의 내주면에 제 1 스플라인부가 형성되고, 상기 제 1스플라인부에 결합되도록, 상기 수부의 외주면에 제 2 스플라인부가 형성된 것이 바람직하다.
본 발명에서 상기 유격제거부재는 상기 암부에 결합되는 체결부; 및 상기 체결부로부터 연장된 원통부;를 포함한다.
본 발명에서 상기 유격제거부재의 내주면에 유격제거부가 돌출된 것이 바람직하다.
본 발명에서 상기 유격제거부의 끝단부에 상기 제 2 스플라인부의 치홈에 맞물리는 유격제거치가 형성된 것이 바람직하다.
본 발명에서 상기 유격제거부의 두께와 길이는 상기 원통부에서 상기 체결부로 갈수록 증가하는 것이 바람직하다.
본 발명에서 상기 암부는 상기 유격제거부가 슬라이드 삽입되는 슬롯부가 형성된 것이 바람직하다.
본 발명에서 상기 슬롯부는 상기 암부의 끝단부로부터 상기 제 1 스플라인부의 길이방향을 따라 일정한 간격을 유지하며 연장된 것이 바람직하다.
본 발명에서 상기 체결부는 상기 유격제거부재의 끝단부로부터 일부가 절개되어 일정 간격 이격된 절개부; 및 상기 절개부의 간격변형에 의해 부피가 변화되는 공간부;를 포함한다.
본 발명에 따른 구동모터와 웜간 유격제거구조는 모터축과 웜축에 형성된 암부 및 수부와, 암부와 수부에 결합된 유격제거부재를 통해 모터축과 웜축에 형성된 스플라인간 유격을 제거할 수 있다.
도 1는 능동전륜조향장치의 구성도이다.
도 2는 도 1에 도시된 기어비변환장치(109)를 개략적으로 나타낸 단면도이다.
도 3은 본 발명의 일실시예에 따른 구동모터와 웜간 유격제거구조를 나타낸 정면도이다.
도 4는 본 발명의 일실시예에 따른 구동모터와 웜간 유격제거구조를 나타낸 분해사시도이다.
도 5는 도 4에 도시된 유격제거부재(1000)의 사시도이다.
도 6은 도 5에 도시된 B-B 섹션도이다.
도 7은 도 3에 도시된 A-A 섹션도이다.
본 발명이 속하는 기술분야에서 통상의 지식을 가진 자가 본 발명의 기술적 사상을 용이하게 실시할 수 있을 정도로 상세히 설명하기 위하여, 본 발명의 가장 바람직한 실시예를 첨부 도면을 참조하여 설명하기로 한다.
우선 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.
이하, 도 3 내지 도 7을 참조하여, 본 발명의 일실시예에 따른 구동모터와 웜간 유격제거구조에 대하여 설명하도록 한다.
도 3은 본 발명의 일실시예에 따른 구동모터와 웜간 유격제거구조를 나타낸 정면도이고, 도 4는 본 발명의 일실시예에 따른 구동모터와 웜간 유격제거구조를 나타낸 분해사시도이다.
도 3 및 도 4를 참조하면, 구동모터와 웜간 유격제거구조(이하 ‘유격제거구조’라 함)는 일측이 상기 구동모터(111)에 설치된 모터축(112)과, 상기 웜(260)에 설치되고 일측이 상기 모터축(112)의 타측에 연결된 웜축(261)과, 상기 모터축(112)과 상기 웜축(261)간 유격을 제거하는 유격제거부재(1000)를 포함한다.
상기 유격제거부재(1000)는 중공이 형성된 원통 형태로써, 상기 모터축(112)과 상기 웜축(261) 간에 배치된다.
상기 유격제거부재(1000)가 상기 모터축(112) 또는 상기 웜축(261)에 결합되기 위하여, 상기 모터축(112)의 타측 단부 또는 상기 웜축(261)의 일측 단부 중 어느 하나에 암부(113)가 형성되어 있으며, 나머지 하나에 상기 암부(113)에 삽입되는 수부(262)가 형성되어 있다.
이하 설명의 편의를 위해, 도면에 도시된 바와 같이 상기 암부(113)는 상기 모터축(112)의 타측단부에 형성되고, 상기 수부(262)는 상기 웜축(261)의 일측 단부에 형성된 것을 기준으로 한다.
상기 모터축(112)과 상기 웜축(261)이 연결되기 위하여, 상기 모터축(112)과 상기 웜축(261)에 스플라인 가공이 되어 있다.
보다 구체적으로, 상기 암부(113)의 내주면에 제 1 스플라인부(115)가 형성되고, 상기 제 1 스플라인부(115)에 결합되도록, 상기 수부(262)의 외주면에 제 2 스플라인부(263)가 형성되어 있다.
즉, 상기 수부(262)가 상기 암부(113)에 삽입되어 상기 제 1 스플라인부(115)와 상기 제 2 스플라인부(263)의 치, 치홈이 맞물려 결합됨으로써 상기 모터축(112)과 상기 웜축(261)이 연결된다.
상기 암부(113)는 상기 유격제거부재(1000)가 결합되기 위한 슬롯부(114)가 형성되어 있다.
보다 구체적으로 상기 슬롯부(114)는 상기 암부(113)의 끝단부로부터 상기 제 1 스플라인부(115)의 길이방향을 따라 일정한 간격(d1)을 유지하며 연장되어 있다.
상기 슬롯부(114)는 한 쌍의 제 1 슬롯(114a)과 제 2 슬롯(114b)으로 구성되며, 상기 제 1 슬롯(114a)과 상기 제 2 슬롯(114b)은 상호 대향되어 있다.
도 5는 도 4에 도시된 유격제거부재(1000)의 사시도이고, 도 6은 도 5에 도시된 B-B 섹션도이며, 도 7은 도 3에 도시된 A-A 섹션도이다.
도 5 내지 도 7을 참조하면, 상기 유격제거부재(1000)는 상기 암부(113)에 결합되는 체결부(1200)와, 상기 체결부(1200)로부터 연장된 원통부(1100)를 포함한다.
상기 유격제거부재(1000)의 내주면에는 상기 체결부(1200)로부터 상기 원통부(1100)로 연장된 유격제거부(1300)가 돌출되어 있다.
그리고 상기 유격제거부(1300)의 끝단부에 상기 제 1 스플라인부(115)의 치와 대응되고, 상기 제 2 스플라인부(263)의 치홈에 맞물리는 유격제거치(1330)가 형성되어 있다.
상기 유격제거부(1300)는 상기 슬롯부(114)와 같이 한 쌍의 제 1 유격제거부(1310)와 제 2 유격제거부(1320)로 구성되며, 상기 제 1 유격제거부(1310)와 상기 제 2 유격제거부(1320)는 상호 대향되어 있다.
즉, 상기 유격보상부재(1000)가 상기 암부(113)에 결합 시, 상기 유격제거부(1300)는 상기 슬롯부(114)에 슬라이드 삽입된다.
상기 유격제거부(1300)의 두께와 길이는 상기 원통부(1100)로부터 상기 체결부(1200)로 갈수록 증가한다.
보다 구체적으로, 상기 유격제거부(1300)의 상측 단부 길이(d2)는 하측 단부 길이(d3)보다 길며, 상기 유격제거부(1300)의 상측 단부 두께(d4)는 하측 단부(d5)보다 두껍다.
또한, 상기 유격제거부(1300)의 두께와 길이에 따라 상기 원통부(1100)로부터 상기 체결부(1200)로 갈수록 상기 유격제거치(1330)의 크기 또한 증가하게 됨으로써, 상기 유격제거치(1330)의 상측 단부는 상기 제 1 스플라인부(115)의 치보다 크게 형성되고, 상기 유격제거치(1330)의 하측 단부는 상기 제 1 스플라인부(115)의 치보다 작게 형성된다.
즉, 상기 유격제거부(1300)가 상기 슬롯부(114)에 슬라이드 삽입되어 상기 암부(113)에 상기 유격제거부재(1000)가 결합된 상태에서 상기 수부(262)가 상기 암부(113)에 삽입되어 결합될 시, 우선 상기 유격제거치(1330)와 상기 제 2 스플라인부(263)의 치홈이 접촉하지 않게 되어 상기 암부(113)와 상기 수부(262)의 결합이 보다 용이하다.
상기 암부(113)에 상기 수부(262)의 삽입이 진행될수록 상기 유격제거치(1330)와 상기 제 2 스플라인부(263)의 치홈이 맞물리게 되고, 상기 유격제거치(1330)의 상측 단부까지 상기 수부(262)가 상기 암부(113)에 강제 삽입되어 상기 체결부(1200)가 상기 유격제거부재(1000)의 외측으로 팽창된다.
따라서, 상기 체결부(1200)의 팽창 변형되는 힘에 의해 상기 원통부(1100)가 상기 유격제거부재(1000)의 내측으로 수축되어 상기 유격제거부재(1000)가 상기 암부(113)에 고정되고, 상기 제 1 스플라인부(115)와 상기 제 2 스플라인부(263)간 유격이 제거된다.
여기서, 상기 체결부(1200)의 변형에 의하여 상기 유격제거부재(1000)에 크랙(crack)과 같은 손상이 발생되는 것을 방지하고, 보다 용이하게 상기 체결부(1200)가 변형되도록 상기 체결부(1200)는 절개부(1210), 공간부(1220)를 포함한다.
상기 절개부(1210)는 상기 유격제거부재(1000)의 끝단부로부터 상기 슬롯부(114)의 길이방향을 따라 일부가 절개되어 일정 간격(d6) 이격되어 있다.
상기 절개부(1210)는 한 쌍의 제 1 절개부(1211)와 제 2 절개부(1212)로 구성되며, 상기 체결부(1200)가 양측방향으로 팽창될 수 있도록 상기 제 1 절개부(1211)와 제 2 절개부(1212)는 상호 대향되어 있다.
상기 공간부(1220)는 상기 절개부(1210)의 간격변형에 의해 부피가 변화된다.
즉, 상기 체결부(1200)가 상기 유격제거부재(1000)의 외측으로 팽창변형 시, 상기 절개부(1210)가 벌어지게 되어 상기 절개부(1210)의 간격(d6)이 넓어지게 되고, 상기 공간부(1220)의 부피가 증가됨으로써, 상기 원통부(1100)의 수축에 의한 상기 유격제거부재(1000)와 상기 암부(113)간 고정력 및 상기 제 1,2 스플라인부(115, 263) 간 유격제거효과 확보함과 동시에 상기 유격제거부재(1000)의 손상을 방지할 수 있다.
전술된 바와 같이, 본 발명의 일실시예에 따른 상기 유격제거구조는 상기 모터축(112)과 상기 웜축(261)에 형성된 상기 암부(113) 및 수부(262)와, 상기 암부(113)와 상기 수부(262)에 결합된 상기 유격제거부재(1300)를 통해 상기 모터축(112)과 상기 웜축(261)에 형성된 스플라인간 유격을 제거할 수 있다.
상기와 같이 도면과 명세서에서 최적의 실시예가 개시되었다. 여기서 특정한 용어들이 사용되었으나, 이는 단지 본 발명을 설명하기 위한 목적에서 사용된 것이지 의미 한정이나 특허청구범위에 기재된 본 발명의 범위를 제한하기 위하여 사용된 것은 아니다. 그러므로, 본 기술 분야의 통상의 지식을 가진 자라면 이로부터 다양한 변형 및 균등한 타 실시예가 가능하다는 점을 이해할 것이다. 따라서, 본 발명의 진정한 기술적 보호범위는 첨부된 특허청구범위의 기술적 사상에 의해 정해져야 할 것이다.
112 : 모터축 113 : 암부
115 : 제 1 스플라인부 114 : 슬롯부
261 : 웜축 262 : 수부
263 : 제 2 스플라인부 1000 : 유격제거부재
1100 : 원통부 1200 : 체결부
1210 : 절개부 1220 : 공간부
1300 : 유격제거부 1330 : 유격제거치

Claims (10)

  1. 구동모터의 작동에 의해 회전되는 웜휠;
    상기 웜휠에 맞물린 웜;
    일측이 상기 구동모터에 설치된 모터축;
    상기 웜에 설치되고, 일측이 상기 모터축의 타측에 연결된 웜축; 및
    상기 모터축과 상기 웜축간 유격을 제거하는 유격제거부재;
    를 포함하고,
    상기 모터축의 타측 단부와 상기 웜축의 일측 단부 중 어느 하나에 암부가 형성되고, 나머지 하나에 상기 암부에 삽입되는 수부가 형성되며,
    상기 암부의 내주면에 제 1 스플라인부가 형성되고, 상기 제 1 스플라인부에 결합되도록, 상기 수부의 외주면에 제 2 스플라인부가 형성되며,
    상기 유격제거부재는
    상기 암부에 결합되는 체결부; 및
    상기 체결부로부터 연장된 원통부;
    를 포함하되,
    상기 유격제거부재의 내주면에 유격제거부가 돌출된 것을 특징으로 하는 구동모터와 웜간 유격제거구조.
  2. 삭제
  3. 삭제
  4. 삭제
  5. 삭제
  6. 제 1 항에 있어서,
    상기 유격제거부의 끝단부에 상기 제 2 스플라인부의 치홈에 맞물리는 유격제거치가 형성된 것을 특징으로 하는 구동모터와 웜간 유격제거구조.
  7. 제 1 항에 있어서,
    상기 유격제거부의 두께와 길이는
    상기 원통부에서 상기 체결부로 갈수록 증가하는 것을 특징으로 하는 구동모터와 웜간 유격제거구조.
  8. 제 1 항에 있어서,
    상기 암부는
    상기 유격제거부가 슬라이드 삽입되는 슬롯부가 형성된 것을 특징으로 하는 구동모터와 웜간 유격제거구조.
  9. 제 8 항에 있어서,
    상기 슬롯부는
    상기 암부의 끝단부로부터 상기 제 1 스플라인부의 길이방향을 따라 일정한 간격을 유지하며 연장된 것을 특징으로 하는 구동모터와 웜간 유격제거구조.
  10. 제 1 항에 있어서,
    상기 체결부는
    상기 유격제거부재의 끝단부로부터 일부가 절개되어 일정 간격 이격된 절개부; 및
    상기 절개부의 간격변형에 의해 부피가 변화되는 공간부;
    를 포함하는 구동모터와 웜간 유격제거구조.
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* Cited by examiner, † Cited by third party
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