KR102094164B1 - 전동식 조향장치의 감속기 - Google Patents

Abstract

본 발명의 일 측면에 따르면, 웜 하우징 및 웜휠 하우징을 포함하는 기어 하우징; 상기 웜 하우징 내에 배치되고, 구동부의 회전력을 전달받아 회전하되, 양단부 중 상기 구동부와 가까운 일단부에 결합된 제1 베어링과 타단부에 결합된 제2 베어링에 의해 회전이 지지되며, 외주면에 웜이 형성되는 웜축; 상기 웜휠 하우징 내에 배치되며, 상기 웜과 치합되는 웜휠 및 상기 제1 베어링의 양측면 중 상기 구동부와 가까운 일측면에 접하여 상기 웜축을 상기 웜휠 방향으로 가압함으로써 상기 웜과 상기 웜휠 사이에 발생하는 유격을 보상하여 주는 유격보상기구를 포함하는 전동식 조향장치의 감속기가 제공된다.

Description

전동식 조향장치의 감속기{REDUCER OF ELECTRONIC POWER STEERING APPARATUS}

본 발명은 전동식 조향장치의 감속기에 관한 것으로 더욱 상세하게는, 간단한 구조를 통해 웜축을 웜휠 방향으로 가압함으로써 웜축의 웜과 웜휠 사이에 발생하는 유격을 보상하여 주는 유격보상기구를 포함하는 전동식 조향장치의 감속기에 관한 것이다.

차량의 전동식 조향장치는 조향휠, 조향휠과 연결된 조향축, 조향축으로부터 입력받은 회전력을 직선 운동으로 변환하는 랙 기어와 피니언 기어를 포함하는 랙피니언 기구부 외에 운전자에 의한 조향력을 보조하여 주는 보조 동력 기구를 더 포함한다. 즉, 전동식 조향장치에 의할 경우, 운전자의 의한 조향휠 회전에 따라 발생한 토크와 보조 동력 기구에서 발생한 보조 동력이 합쳐져서 랙피니언 기구부에 전달되며, 이에 따라 운전자의 조향이 쉬워지게 된다.

보조 동력 기구는 일반적으로 운전자가 조향휠에 가하는 토크를 감지하고 감지된 토크에 비례하는 전기 신호를 출력하는 토크 센서, 토크 센서로부터 전해지는 전기 신호에 기초하여 제어 신호를 발생하는 전자 제어 장치, 전자 제어 장치로부터 전해지는 제어 신호에 기초하여 보조 동력을 발생시키는 모터 및 모터에서 발생한 보조 동력을 조향축에 전달하기 위하여 웜과 웜휠을 구비하는 감속기를 포함한다.

전동식 조향장치는 차량 운행조건에 따라 보조 동력 기구의 전자 제어 장치가 모터의 구동을 제어하고, 운전자가 조작하는 조향휠의 회전력에 모터의 구동에 의한 웜축의 회전력이 부가되어 조향축에 전달되도록 해줌으로써, 부드럽고 안정적인 차량의 조향을 구현한다.

그런데 종래 전동식 조향장치의 감속기에서 웜축의 고속 회전 시 그 원심력으로 인해 웜에 도포된 점성유체가 웜의 외측으로 이탈하게 된다. 지속적으로 웜에 도포된 점성유체가 감소하게 되면 웜과 웜휠 간의 윤활성이 저하되고 마모가 가속화되어 기어 내구성이 저하되는 한편, 웜과 웜휠 간의 유격이 발생하여 소음이 유발된다.

이러한 문제의 해결을 위해 전동식 조향장치의 감속기의 웜축을 회전 지지하는 베어링을 핀, 스프링 및 볼트 등으로 이루어진 유격보상유닛을 이용하여 웜휠 방향으로 가압하는 유격방지 기술이 선보이고는 있으나 그 구조가 복잡하고 많은 부품이 요구되어 비용 및 효율성 측면에서 문제점을 가지고 있다.

한국공개특허 제10-2018-0012982호 “자동차의 감속기”, 2018. 02. 07 공개

본 발명은 전술한 종래기술의 문제점을 해결하기 위한 것으로,

본 발명의 목적은, 간단한 구조를 통해 웜축을 웜휠 방향으로 가압함으로써 웜축의 웜과 웜휠 사이에 발생하는 유격을 보상하여 주는 유격보상기구를 포함하는 전동식 조향장치의 감속기를 제공하는 것이다.

본 발명의 목적은 여기에 제한되지 않으며, 언급되지 않은 또 다른 목적들은 아래의 기재로부터 통상의 기술자에게 명확하게 이해될 수 있을 것이다.

본 발명의 일 측면에 따르면, 웜 하우징 및 웜휠 하우징을 포함하는 기어 하우징; 상기 웜 하우징 내에 배치되고, 구동부의 회전력을 전달받아 회전하되, 양단부 중 상기 구동부와 가까운 일단부에 결합된 제1 베어링과 타단부에 결합된 제2 베어링에 의해 회전이 지지되며, 외주면에 웜이 형성되는 웜축; 상기 웜휠 하우징 내에 배치되며, 상기 웜과 치합되는 웜휠 및 상기 제1 베어링의 양측면 중 상기 구동부와 가까운 일측면에 접하여 상기 웜축을 상기 웜휠 방향으로 가압함으로써 상기 웜과 상기 웜휠 사이에 발생하는 유격을 보상하여 주는 유격보상기구를 포함한다.

이때, 상기 제1 베어링은 외측륜, 중간륜 및 내측륜을 포함하되 상기 외측륜과 상기 중간륜은 회전하지 않으며, 상기 유격보상기구는, 상기 외측륜에 접하는 외측 링부; 상기 중간륜에 접하는 내측 링부 및 상기 외측 링부와 상기 내측 링부를 연결하는 하나 이상의 브리지부를 포함하며, 상기 내측 링부는 상기 중간륜과 접하는 면에 상기 웜휠에서 가까운 쪽보다 상대적으로 먼 쪽이 돌출되어 형성된 부분을 포함할 수 있다.

이 경우, 상기 내측 링부는 상기 중간륜과 접하는 면에 상기 웜휠에서 가까운 쪽에서 먼 쪽으로 갈수록 돌출되는 형태로 형성되는 경사부를 포함할 수 있다.

한편, 상기 내측 링부는 상기 중간륜과 접하는 면에 상기 웜휠에서 가까운 쪽보다 상대적으로 먼 쪽이 돌출되어 형성되는 단차를 포함할 수 있다.

또한, 상기 브리지부는 좌우 대칭으로 한 쌍이 마련될 수 있다.

또한, 상기 외측 링부, 상기 내측 링부 및 상기 브리지부는 일체로 형성될 수 있다.

또한, 상기 유격보상기구는 엔지니어링 플라스틱 재질로 이루어질 수 있다.

본 발명의 일 실시예에 따르면, 전동식 조향장치의 감속기에서 웜과 웜휠 사이에 발생하는 유격을 웜축을 웜휠 방향으로 가압하여 주는 간단한 구조의 유격보상기구를 통해 효율적으로 보상할 수 있다.

본 발명의 효과는 상기한 효과로 한정되는 것은 아니며, 본 발명의 상세한 설명 또는 청구범위에 기재된 발명의 구성으로부터 추론 가능한 모든 효과를 포함하는 것으로 이해되어야 한다.

도 1은 본 발명의 일 실시예에 따른 전동식 조향장치의 감속기의 사시도이다.
도 2는 본 발명의 일 실시예에 따른 전동식 조향장치의 감속기의 분해 사시도이다.
도 3은 본 발명의 일 실시예에 따른 전동식 조향장치의 유격보상기구의 사시도이다.
도 4는 본 발명의 일 실시예에 따른 전동식 조향장치의 유격보상기구의 정면도이다.
도 5는 본 발명의 일 실시예에 따른 전동식 조향장치의 유격보상기구의 측면도이다.
도 6은 본 발명의 다른 일 실시예에 따른 전동식 조향장치의 유격보상기구의 측면도이다.

이하, 첨부한 도면을 참고로 하여 본 발명의 실시예에 대하여 본 발명이 속하는 기술분야에서 통상의 지식을 가진 자가 용이하게 실시할 수 있도록 상세히 설명한다. 본 발명은 여러 가지 상이한 형태로 구현될 수 있으며 여기에서 설명하는 실시예에 한정되지 않는다. 본 발명을 명확하게 설명하기 위해서 도면에서 설명과 관계없는 부분은 생략하였으며, 명세서 전체를 통하여 동일 또는 유사한 구성요소에 대해서는 동일한 참조부호를 붙였다.

본 명세서에서, "포함하다" 또는 "가지다" 등의 용어는 명세서상에 기재된 특징, 숫자, 단계, 동작, 구성 요소, 부품 또는 이들을 조합한 것이 존재함을 지정하려는 것이지, 하나 또는 그 이상의 다른 특징들이나 숫자, 단계, 동작, 구성 요소, 부품 또는 이들을 조합한 것들의 존재 또는 부가 가능성을 미리 배제하지 않는 것으로 이해되어야 한다.

도 1은 본 발명의 일 실시예에 따른 전동식 조향장치의 감속기의 사시도이다. 도 2는 본 발명의 일 실시예에 따른 전동식 조향장치의 감속기의 분해 사시도이다.

본 발명의 일 실시예에 따른 전동식 조향장치의 감속기는 도 1 및 도 2에 도시된 바와 같이, 기어 하우징(10), 웜축(20), 웜휠(30) 및 유격보상기구(40)를 포함한다. 본 발명의 일 실시예에 따른 전동식 조향장치의 감속기는 차량의 조향축에 운전자에 의한 회전력에 더하여 보조 동력을 더하여주는 보조 동력 기구에 적용될 수 있다.

기어 하우징(10)은 웜 하우징(11) 및 웜휠 하우징(12)을 포함한다. 웜 하우징(11)은 웜축(20)을 수용하고, 웜휠 하우징(12)은 웜휠(30)을 수용한다. 웜 하우징(11) 및 웜휠 하우징(12)은 웜축(20)의 웜(21)과 웜휠(30)이 서로 맞물리며 배치될 수 있는 형태로 연통되어 이루어진다.

웜축(20)은 웜 하우징(11) 내에 배치되고, 구동부의 회전력을 전달받아 회전하되, 외주면에 웜(21)이 형성되며, 양단부 중 구동부(미도시)와 가까운 일단부에 결합된 제1 베어링(22)과 타단부에 결합된 제2 베어링(23)에 의해 회전이 지지된다.

이때, 구동부는 기어 하우징(10)의 일측에 배치된 모터일 수 있다. 또한, 구동부 역시 별도의 구동부 하우징 내에 배치될 수 있으며, 상기 구동부 하우징은 기어 하우징(10) 중 웜 하우징(11)과 연통되어 결합될 수 있다. 구동부의 출력축은 웜축(20)과 연결된다.

제1 베어링(22)은 웜축(20)의 양단부 중 구동부의 출력축과 결합되는 쪽인 웜축(20)의 일단부에 결합되는 베어링이고, 제2 베어링(23)은 구동부의 출력축과 반대 측인 웜축(20)의 타단부에 결합되는 베어링이다. 본 발명의 일 실시예에서, 제1 베어링(22)은 외측륜(221), 중간륜(222) 및 내측륜(223)을 포함하되, 외측륜(221)과 중간륜(222)은 회전하지 않으며, 내측륜(223)은 웜축(20)과 함께 회전할 수 있다.

웜휠(30)은 웜휠 하우징(12) 내에 배치되며, 웜축(20)의 웜(21)과 치합된다. 웜휠(30)은 원판 형상으로 이루어지고, 그 외주면에 웜(21)과 치합되는 기어이(31)가 형성되어 있다. 웜휠(30)은 웜휠샤프트(32)와의 결합을 위해 중앙에 형성된 축공(33)을 포함하며, 축공(33)을 통해 웜휠샤프트(32)에 압입 결합되어 웜휠샤프트(32)의 회전 시 일체로 회전한다. 웜휠샤프트(32)는 조향휠의 회전력을 전달하는 조향축과 연결되어 조향축의 회전 시 연동되어 회전한다.

유격보상기구(40)는 제1 베어링(22)의 양측면 중 구동부와 가까운 일측면에 접하여 웜축(20)을 웜휠(30) 방향으로 가압함으로써 웜(21)과 웜휠(30) 사이에 발생하는 유격을 보상하여 준다. 도 3 내지 도 5를 참조하면, 유격보상기구(40)는, 제1 베어링(22)의 외측륜(221)에 접하는 외측 링부(41), 제1 베어링(22)의 중간륜(222)에 접하는 내측 링부(42) 및 외측 링부(41)와 내측 링부(42)를 연결하는 하나 이상의 브리지부(43)를 포함한다.

전술한 바와 같이 제1 베어링(22)의 외측륜(221) 및 중간륜(222)은 회전하지 않으므로 유격보상기구(40)는 일정한 위치를 유지하며 제1 베어링(22)의 일측면에 접하여 배치될 수 있다.

이때, 외측 링부(41)는 그 외주면이 기어 하우징(10)의 웜 하우징(11)의 내측에 밀착되어 배치되며, 외측 링부(41)는 브리지부(43)의 강성으로 유격보상기구(40)가 웜 하우징(11) 내에서 좌우로 틸팅(tilting) 되는 것을 방지하여 준다.

내측 링부(42)는 중간륜(222)과 접하는 면에 웜휠(30)에서 가까운 쪽보다 상대적으로 먼 쪽이 돌출되어 형성된 부분을 포함한다. 구체적으로, 도 3 내지 도 5에 나타난 바와 같이, 내측 링부(42)는 중간륜(222)과 접하는 면에 웜휠(30)에서 가까운 쪽보다 상대적으로 먼 쪽이 돌출되어 형성되는 단차(421a)를 포함할 수 있다. 한편, 도 6에는 본 발명의 다른 일 실시예에 따른 전동식 조향장치의 유격보상기구의 측면도가 도시되어 있는데, 이를 통해 확인할 수 있는 것처럼, 내측 링부는 중간륜(222)과 접하는 면에 웜휠(30)에서 가까운 쪽에서 먼 쪽으로 갈수록 돌출되는 형태로 경사지어 형성되는 경사부(421b)를 포함할 수도 있다.

이와 같이 내측 링부(42)는 중간륜(222)과 접하는 면에 단차(421a) 또는 경사부(421b) 등과 같이 웜휠(30)에서 가까운 쪽보다 상대적으로 먼 쪽이 돌출되어 형성된 부분을 포함하므로, 제1 베어링(22)의 일측면 가운데, 웜휠(30)과 상대적으로 먼 쪽에 더 강한 압력을 제공하게 되며, 이에 따라 제1 베어링(22)은 웜휠(30) 측으로 가압된다. 그 결과 제1 베어링(22)에 의해 웜축(20)이 웜휠(30) 측으로 가압되며, 웜(21)과 웜휠(30) 사이에 발생하는 유격이 보상될 수 있다.

브리지부(43)는 외측 링부(41)와 내측 링부(42)를 연결하되 외측 링부(41)에 강성을 제공하여 외측 링부(41)가 유격보상기구(40)의 틸팅을 방지하는 역할을 수행하도록 해준다. 도 3 및 도 4에 나타난 바와 같이 브리지부(43)는 좌우 대칭으로 한 쌍이 마련되는 것이 강성을 좌우에 균형되게 제공할 수 있으므로 바람직하다.

한편, 외측 링부(41), 내측 링부(42) 및 브리지부(43)는 일체로 형성될 수 있다. 더 나아가 이들은 동일한 재질로 이루어질 수 있다. 즉, 유격보상기구(40)는 동일한 재질의 일체로 이루어질 수 있다.

유격보상기구(40)는 예를 들면, 엔지니어링 플라스틱(Engineering Plastic) 재질로 이루어질 수 있다. 엔지니어링 플라스틱이란 공업재료, 구조재료로 사용되는 강도 높은 플라스틱을 말하며, 강도나 탄성뿐만 아니라, 내충격성, 내마모성, 내열성, 내한성, 내약품성, 전기절연성 등이 뛰어난 고분자 구조의 고기능 수지로서 유격보상기구(40)에 적합한 물성을 제공할 수 있다.

이와 같이 본 발명의 일 실시예에 따르면 간단한 구조의 유격보상기구(40)를 통해 제1 베어링(22)의 일측면 가운데, 웜휠(30)과 상대적으로 가까운 쪽보다 먼 쪽에 더 강한 압력을 제공함으로써 웜축(20)을 웜휠(30) 방향으로 가압하여 웜(21)과 웜휠(30) 사이의 유격을 보상할 수 있다. 이에 따라 복잡한 구조 및 많은 부품이 요구되었던 종래의 유격방지를 위한 기술에 비하여 효율적으로 유격을 보상할 수 있게 된다.

이상에서 본 발명의 일 실시예에 대하여 설명하였으나, 본 발명의 사상은 본 명세서에 제시되는 실시예에 의해 제한되지 아니하며, 본 발명의 사상을 이해하는 당업자는 동일한 사상의 범위 내에서, 구성요소의 부가, 변경, 삭제, 추가 등에 의해서 다른 실시예를 용이하게 제안할 수 있을 것이나, 이 또한 본 발명의 사상범위 내에 든다고 할 것이다.

10: 기어 하우징
11: 웜 하우징 12: 웜휠 하우징
20: 웜축
21: 웜 22: 제1 베어링
23: 제2 베어링
30: 웜휠
31: 기어이 32: 웜휠샤프트
33: 축공
40: 유격보상기구
41: 외측 링부 42: 내측 링부
421a: 단차 421b: 경사부
43: 브리지부

Claims (7)

1. 웜 하우징 및 웜휠 하우징을 포함하는 기어 하우징;
   상기 웜 하우징 내에 배치되고, 구동부의 회전력을 전달받아 회전하되, 양단부 중 상기 구동부와 가까운 일단부에 결합된 제1 베어링과 타단부에 결합된 제2 베어링에 의해 회전이 지지되며, 외주면에 웜이 형성되는 웜축;
   상기 웜휠 하우징 내에 배치되며, 상기 웜과 치합되는 웜휠 및
   상기 제1 베어링의 양측면 중 상기 구동부와 가까운 일측면에 접하여 상기 웜축을 상기 웜휠 방향으로 가압함으로써 상기 웜과 상기 웜휠 사이에 발생하는 유격을 보상하여 주는 유격보상기구를 포함하고,
   상기 제1 베어링은 외측륜, 중간륜 및 내측륜을 포함하되 상기 외측륜과 상기 중간륜은 회전하지 않으며,
   상기 유격보상기구는,
   상기 외측륜에 접하는 외측 링부;
   상기 중간륜에 접하는 내측 링부 및
   상기 외측 링부와 상기 내측 링부를 연결하는 하나 이상의 브리지부를 포함하며,
   상기 내측 링부는 상기 중간륜과 접하는 면에 상기 웜휠에서 가까운 쪽보다 상대적으로 먼 쪽이 돌출되어 형성된 부분을 포함하고,
   상기 브리지부는 상기 웜축의 회전축의 중심을 가로지르는 선 상에 좌우 대칭으로 구비되는 전동식 조향장치의 감속기.
   
2. 삭제
3. 제1 항에 있어서,
   상기 내측 링부는 상기 중간륜과 접하는 면에 상기 웜휠에서 가까운 쪽에서 먼 쪽으로 갈수록 돌출되는 형태로 경사지어 형성되는 경사부를 포함하는 전동식 조향장치의 감속기.
   
4. 제1 항에 있어서,
   상기 내측 링부는 상기 중간륜과 접하는 면에 상기 웜휠에서 가까운 쪽보다 상대적으로 먼 쪽이 돌출되어 형성되는 단차를 포함하는 전동식 조향장치의 감속기.
   
5. 제1 항에 있어서,
   상기 브리지부는 좌우 대칭으로 한 쌍이 마련되는 전동식 조향장치의 감속기.
   
6. 제1 항에 있어서,
   상기 외측 링부, 상기 내측 링부 및 상기 브리지부는 일체로 형성되는 전동식 조향장치의 감속기.
   
7. 제1 항에 있어서,
   상기 유격보상기구는 엔지니어링 플라스틱 재질로 이루어지는 전동식 조향장치의 감속기.

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