KR102216189B1 - 축방향 하중 조절장치 - Google Patents

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Abstract

축방향 하중 조절장치에 관한 발명이 개시된다. 본 발명에 따른 축방향 하중 조절장치는: 차량의 주행 상태를 연산 및 제어하는 ECU; ECU에 의하여 작동되는 모터; 모터의 구동에 의하여 회전하는 구동축; 구동축의 일단에 설치되고, 구동축의 회전에 따라 회전하면서 전후진하는 이동부재; 이동부재에 의하여 가압되며 탄성변형되는 탄성부재; 탄성부재에 연결되고, 이동부재의 힘을 전달하는 전달부재; 및 일단은 전달부재에 연결되고, 타단은 웜샤프트의 가압부에 연결되며, 회전하면서 웜샤프트의 가압부를 전후진시키는 회전부재;를 포함하는 것을 특징으로 한다.

Description

축방향 하중 조절장치{APPARATUS FOR CONTROLING AXIAL LOAD}
본 발명은 축방향 하중 조절장치에 관한 것으로, 보다 상세하게는 조향장치에서 발생하는 래틀 소음(Rattle Noise)과 프릭션(Friton)을 저감시키기 위한 축방향 하중 조절장치에 관한 것이다.
일반적으로 전동조향장치인 MDPS(Motor Driven Power Steering)는 유압을 이용하지 않고, 모터동력으로 조향파워를 어시스트(assist)하는 방식이다. 이를 위해, MDPS는 ECU(Electronic Control Unit)에 의해 제어되어 동력을 발생하는 모터와, 모터를 통해 회전되는 웜샤프트(Worm Shaft)와 이에 치합되는 웜휠(Worm Wheel)을 구비함으로써, 웜휠의 회전력을 기어박스쪽으로 전달해 조타력을 보조한다.
종래 기술에서는 차량 주행 중 감속기 기어간의 충돌로 인하여 발생되는 래틀 소음을 감소시키기 위하여 고무 재질을 포함하는 커플러의 일정한 압축에 의한 하중으로 웜샤프트를 가압하는 구조를 채택하고 있다. 이러한 종래 기술의 커플러는 래틀 성능을 향상시키기 위하여 웜샤프트의 압축량을 증가시키면 웜샤프트 축방향 강성이 증대되어 감속기의 래틀 소음을 저하될 수 있으나 MDPS 작동 하중(마찰력)이 증가될 뿐만 아니라 주행 중 커플러의 고무부분이 찢어질 우려가 있어 제한 없이 웜샤프트의 압축량을 증가시킬 수 없는 문제점이 있다.
종래 기술에서는 래틀 소음과 작동 하중(마찰력)이라는 두 가지 항목에 대해 서로 반비례 관계로 영향을 미치므로 두 가지 성능을 모두 만족시키기에 어려움이 많다. 래틀 소음을 감소시키기 위해 커플러의 압축량을 증가시킬 경우 MDPS 작동 하중이 증가하여 고속주행시 운전자로 하여금 조향시 이질감을 느끼게 만드는 문제점이 있다. 반대로 작동 하중을 감소하고자 웜샤프트 축방향 하중을 작게 설정할 경우 래틀 소음이 증가하여 운전자가 느끼는 감성품질에 악영향을 미칠 수 있다. 또한 종래 기술의 커플러는 고무재질로 납품업체, 가공방법, 환경조건에 따라 성능 산포가 크게 발생되고, 고무의 압축량에 따른 소성변형이 발생할 수 있기 때문에 일정한 하중을 제공하기 어려운 문제점이 있다. 따라서 이를 개선할 필요성이 요청된다.
본 발명의 배경기술은 대한민국 공개특허공보 제2014-0103687호(2014.08.27. 공개, 발명의 명칭: 전동식 조향장치의 감속기)에 개시되어 있다.
본 발명은 상기와 같은 문제점을 해결하기 위해 창출한 것으로, 본 발명의 목적은 일정 각도로 회전하는 스텝모터를 사용하여 웜샤프트 축방향 하중의 크기나 작용시기를 조정하여 최적의 래틀성능과 MDPS 작동 하중을 확보하는 축방향 하중 조절장치를 제공하는 것이다.
본 발명의 일 실시예에 따른 축방향 하중 조절장치는: 차량의 주행 상태를 연산 및 제어하는 ECU; 상기 ECU에 의하여 작동되는 모터; 상기 모터의 구동에 의하여 회전하는 구동축; 상기 구동축의 일단에 설치되고, 상기 구동축의 회전에 따라 회전하면서 전후진하는 이동부재; 상기 이동부재에 의하여 가압되며 탄성변형되는 탄성부재; 상기 탄성부재에 연결되고, 상기 이동부재의 힘을 전달하는 전달부재; 및 일단은 상기 전달부재에 연결되고, 타단은 웜샤프트의 가압부에 연결되며, 회전하면서 상기 웜샤프트의 가압부를 전후진시키는 회전부재;를 포함한다.
본 발명에서 상기 이동부재는 외주면에 나사산이 형성되고, 하우징의 내주면에 형성되는 나사산에 맞물리면서, 상기 구동축의 회전에 의하여 상기 하우징의 내주면을 이동한다.
본 발명에서 상기 구동축은 다각기둥형으로 형성되고, 상기 이동부재의 중심부는 상기 구동축이 관통결합될 수 있도록 상기 구동축의 형상에 따라 다각형으로 관통 형성된다.
본 발명에서 상기 회전부재는 상기 전달부재와 힌지 연결되고, 중심부가 하우징의 연결부재에 회전 가능하게 연결되며, 상기 연결부재를 중심으로 회전하면서 상기 웜샤프트의 가압부를 전후진 이동시킨다.
본 발명에서 상기 ECU는 센서를 통하여 감지된 차량의 가속도 변화에 따라 상기 모터의 회전 속도를 조절한다.
본 발명의 다른 실시예에 따른 축방향 하중 조절장치는: 차량의 주행 상태를 연산 및 제어하는 ECU; 상기 ECU에 의하여 작동되는 모터; 상기 모터의 구동에 의하여 회전하는 구동축; 상기 구동축의 일단에 설치되고, 상기 구동축의 회전에 따라 회전하면서 전후진하는 이동부재; 상기 이동부재에 의하여 가압되며 탄성변형되는 탄성부재; 상기 탄성부재에 연결되고, 상기 이동부재의 힘을 전달하는 전달부재; 및 일단은 상기 전달부재에 연결되고, 타단은 웜샤프트의 가압부에 연결되며, 상기 웜샤프트의 가압부를 축방향을 따라 이동시키는 축이동부재;를 포함한다.
본 발명에서 상기 이동부재는 외주면에 나사산이 형성되고, 하우징의 내주면에 형성되는 나사산에 맞물리면서, 상기 구동축이 회전에 의하여 상기 하우징의 내주면을 이동한다.
본 발명에서 상기 구동축은 다각기둥형으로 형성되고, 상기 이동부재의 중심부는 상기 구동축이 관통결합될 수 있도록 상기 구동축의 형상에 따라 다각형으로 관통 형성된다.
본 발명에서 상기 축이동부재는 상기 전달부재와 연결되어, 상기 탄성부재로부터 전달되는 힘을 상기 웜샤프트의 가압부로 전달하면서 상기 웜샤프트의 가압부를 전후진 이동시킨다.
본 발명에서 상기 ECU는 센서를 통하여 감지된 차량의 가속도 변화에 따라 상기 모터의 회전 속도를 조절한다.
본 발명에 따른 축방향 하중 조절장치는, 웜샤프트 축방향으로의 하중을 전기적으로 제어할 수 있기 때문에 차량 속도, 조향 입력 토크, 노면의 상태에 따라 하중값을 조절하여 운전자에게 불쾌감을 줄 수 있는 래틀 소음을 저감하고 MDPS 작동 하중을 낮추면서 두 성능을 모두 향상 시킬 수 있다.
또한 본 발명에 따르면 지속적으로 웜샤프트 가압부에 하중을 가하고 있지 않으므로 제품 내구성을 향상시킬 수 있다.
또한 본 발명에 따르면 기존의 커플러가 조립될 필요가 없기 때문에 웜샤프트 어세이에서 커플러 압입공정 및 커플러 조립 공정을 제외시킬 수 있어, 공정 단순화가 가능하게 된다.
도 1은 본 발명의 일 실시예에 따른 축방향 하중 조절장치를 개략적으로 나타낸 단면도이다.
도 2는 본 발명의 실시예에 따른 구동축과 이동부재를 개략적으로 나타낸 사시도이다.
도 3은 본 발명의 일 실시예에 따른 축방향 하중 조절장치의 작동 전을 개략적으로 나타낸 단면도이다.
도 4는 본 발명의 일 실시예에 따른 축방향 하중 조절장치의 작동을 개략적으로 나타낸 단면도이다.
도 5는 본 발명의 다른 실시예에 따른 축방향 하중 조절장치를 개략적으로 나타낸 단면도이다.
도 6은 본 발명의 다른 실시예에 따른 축방향 하중 조절장치의 작동을 개략적으로 나타낸 단면도이다.
이하 첨부된 도면들을 참조하여 본 발명의 실시예에 따른 축방향 하중 조절장치를 설명한다. 이 과정에서 도면에 도시된 선들의 두께나 구성요소의 크기 등은 설명의 명료성과 편의상 과장되게 도시되어 있을 수 있다. 또한, 후술되는 용어들은 본 발명에서의 기능을 고려하여 정의된 용어들로서, 이는 사용자, 운용자의 의도 또는 관례에 따라 달라질 수 있다. 그러므로 이러한 용어들에 대한 정의는 본 명세서 전반에 걸친 내용을 토대로 내려져야 할 것이다.
도 1은 본 발명의 일 실시예에 따른 축방향 하중 조절장치를 개략적으로 나타낸 단면도이고, 도 2는 본 발명의 실시예에 따른 구동축과 이동부재를 개략적으로 나타낸 사시도이다.
도 1을 참조하면, 본 발명의 일 실시예에 따른 축방향 하중 조절장치는 ECU(10), 모터(20), 구동축(30), 이동부재(40), 탄성부재(50), 전달부재(60), 회전부재(70), 웜샤프트의 가압부(80)를 포함한다.
ECU(10)는 차량의 주행 상태를 연산 및 제어하고, 모터(20)의 작동을 제어하는 장치로서, 센서(미도시)를 통하여 감지된 차량의 가속도 변화에 따라 모터(20)의 회전 속도를 조절한다. 모터(20)의 회전 속도가 조절됨에 따라 모터(20)와 연결된 구동축(30)의 회전 속도도 같이 조절된다.
모터(20)는 ECU(10)에서 전류가 인가되면 작동되는 것으로, ECU(10)의 제어에 따라 구동축(30)을 회전시킨다. 본 발명의 실시예에서 모터(20)는 스텝모터가 적용된다. 스텝모터는 펄스 모양의 전압에 의해 일정 각도 회전하는 전동기로서 회전각의 제어를 정밀하게 하기 위하여 적용된다.
구동축(30)은 모터(20)의 구동에 의하여 회전하는 것으로, 본 발명의 실시예에서 구동축(30)은 다각기둥형으로 형성된다. 구동축(30)이 다각형으로 형성되고, 모터(20)의 회전각은 구동축(30)의 다각형 형상에 따라 결정된다. 본 발명의 실시예에서 구동축(30)은 육각기둥형으로 형성되고(도 2 참조), 모터(20)는 구동축(30)을 30°또는 60°씩 회전시킨다.
이동부재(40)는 구동축(30)의 일단(도 1 기준 우측)에 설치된다. 이동부재(40)는 내부 중심부에 관통공(42)이 형성되고, 외주면에 나사산이 형성되는 나사부(41)가 구비된다(도 2 참조). 이동부재(40)의 관통공(42)에 구동축(30)이 압입 결합된다. 이동부재(40)의 관통공(42)은 구동축(30)의 형상에 따라 형성된다. 본 발명의 실시예에서 관통공(42)은 육각기둥형으로 형성된 구동축(30)에 따라 육각기둥형으로 이동부재(40)의 중심부에 관통 형성된다.
이동부재(40)가 위치하는 하우징(90)의 내주면에는 이동부재(40)의 나사부(41)에 대응되는 나산산이 형성되는 체결부(91)가 형성된다. 이동부재(40)의 나사부(41)는 체결부(91)와 서로 나사산이 맞물리게 위치된다. 따라서 구동축(30)의 회전에 의하여 하우징(90)의 체결부(91)를 따라서 좌우 방향으로 이동된다.
좌우 방향으로 하우징(90)의 체결부(91)를 따라서 이동하는 이동부재(40)의 전면(도 1 기준 우측면)에는 탄성변형 가능한 탄성부재(50)가 설치된다. 탄성부재(50)는 이동부재(40)의 가압에 의하여 탄성변형되는 코일 스프링으로 형성된다. 탄성변형 범위 이상의 힘이 가압되면 탄성부재(50)는 탄성 압축되면서 전달부재(60)에 이동부재(40)의 힘을 전달한다.
탄성부재(50)는 ECU(10)의 제어에 의하여 작동되는 모터(20)의 출력에 따라 압축량이 달라지게 되면서 전달부재(60)에 전달되는 힘이 변경될 수 있다. 따라서 코일 스프링으로 이루어진 탄성부재(50)를 통하여 이동부재(40)의 힘이 전달부재(60)로 전달됨으로써, 탄성부재(50)의 압축량으로 전달부재(60)에 전달되는 힘을 제어할 수 있게 되어 하중량을 용이하게 조절할 수 있다. 여기서 코일 스프링으로 이루어진 탄성부재(50)는 탄성계수에 따라 하중량을 제어할 수 있다.
회전부재(70)는 일단(도 1 기준 상단)이 전달부재(60)에 연결되고, 타단(도 1 기준 하단)이 웜샤프트의 가압부(80)에 연결되며, 중심부가 하우징(90)의 연결부재(25)에 회전 가능하게 연결된다. 여기서, 회전부재(70)는 힌지부(71), 고정축(72), 회전축(73)을 포함한다. 힌지부(71)는 회전부재(70)의 일단(도 1 기준 상단)에 형성되어 전달부재(60)의 축과 회전가능하게 연결된다. 고정축(72)은 웜샤프트의 가압부(80)에 연결되어, 회전축(73)을 중심으로 회전하는 회전부재(70)가 웜샤프트의 가압부(80)를 전후진 이동시킨다. 고정축(72)은 웜샤프트의 가압부(80)에 형성된 장공에 삽입된다. 회전축(73)은 하우징(90)의 연결부재(92)에 회전 가능하게 연결되고, 연결부재(92)를 중심으로 회전하면서 웜샤프트의 가압부(80)를 전후진 이동시킨다.
웜샤프트의 가압부(80)는 일단(도 1기준 좌측단)에 웜샤프트(미도시)가 연결되는 것으로 회전부재(70)의 작동에 의하여 좌우방향으로 이동하면서 웜샤프트의 축방향(도 1 기준 좌우 방향)으로 하중을 제공한다. 본 발명의 실시예에서 모터(20)가 특정 방향으로 회전되지 않아서 역입력에 의한 래틀 소음이 발생되는 경우, 웜샤프트의 가압부(80)에서 웜샤프트의 축방향으로 하중이 강하게 발생시킴으로써 웜샤프트에서 래틀 소음이 발생되는 것을 저감시킨다. 그리고 모터(20)가 작동되어야 하는 경우에는 웜샤프트의 가압부(80)가 웜샤프트의 축방향으로 하중을 가하는 것을 작게 조정함으로써 최적의 작동 하중에서 MDPS가 작동되도록 할 수 있다.
하우징(90)은 내부 공간에 구동축(30), 이동부재(40), 탄성부재(50), 전달부재(60), 회전부재(70), 웜샤프트의 가압부(80) 등을 수용한다. 하우징(90)의 내부 공간에 모터(20)도 수용할 수 있다. 그러나 모터(20)의 진동 등으로 고려하여 하우징(90)의 외부에 설치한다.
상기와 같은 구성으로 이루어진 본 발명의 일 실시예에 따른 축방향 하중 조절장치의 작동을 살펴보면 다음과 같다.
도 3은 본 발명의 일 실시예에 따른 축방향 하중 조절장치의 작동 전을 개략적으로 나타낸 단면도이고, 도 4는 본 발명의 일 실시예에 따른 축방향 하중 조절장치의 작동을 개략적으로 나타낸 단면도이다.
도 3은 ECU(10)로부터 모터(20)에 전류가 인가되기 전의 상태이다. ECU(10)에서는 센서 등을 통하여 차량의 가속도 등을 감지하게 된다. 차량이 저속으로 주행하는 경우에는, 웜샤프트에서 래틀 소음이 발생하게 되므로 모터(20)를 구동시켜 웜샤프트의 축방향으로 하중을 증가시킨다. 차량이 고속으로 주행하는 경우에는, 프리션(frition)이 낮게 되어 조향이 저하되므로, 모터(20)의 구동 속도를 저감시켜 웜샤프트의 축방향으로 하중을 가하는 것을 감소시킨다.
도 4를 참조하면, 상기와 같이 차량의 가속도를 센서를 통하여 감지된 정보를 통하여 ECU(10)에서 모터(20)를 작동시키는 예 중 차량이 고속으로 주행되는 경우를 살펴본다.
ECU(10)에서 센서를 통하여 감지된 차량의 가속도 변화에 따라 모터(20)의 회전 속도를 조절한다. 모터(20)의 회전 속도가 조절됨에 따라 모터(20)와 연결된 구동축(30)의 회전 속도도 같이 조절된다. 이때 모터(20)는 스텝모터로 이루어져 일정 각도로 구동축(30)을 회전시킨다.
구동축(30)의 회전에 따라 이동부재(40)는 나사산이 체결된 하우징(90)의 체결부(91) 상에서 이동하면서 탄성부재(50)를 가압하고, 탄성부재(50)는 전달부재(60)에 그 힘을 전달한다.
전달부재(60)와 힌지 연결된 회전부재(70)는 회전축(73)을 중심으로 회전하면서 웜샤프트의 가압부(80)를 웜샤프트에 축방향으로 하중으로 가할 수 있게 한다.
따라서 회전부재(70)에 의해 웜샤프트에 축방향으로 하중으로 가하는 방향(도 4 기준 좌측 방향)으로 이동하는 웜샤프트의 가압부(80)는 웜샤프트에 축하중으로 가하여 래틀 소음을 저하시킨다.
차량이 고속으로 주행되어, 프릭션이 낮게 되면, ECU(10)에서 감지된 차량의 가속도 등으로 통하여 이를 판단하고, 모터(20)의 회전량을 감소시킨다. 모터(20)의 회전량이 줄어듬에 따라 구동축(30)도 회전하면서 이동부재(40), 탄성부재(50), 전달부재(60)가 좌측 방향으로 이동하게 된다.
전달부재(60)에 연결된 회전부재(70)는 회전축(73)을 중심으로 웜샤프트의 가압부(80)가 웜샤프트에 축방향으로 하중을 가하는 힘이 적어지게 된다.
따라서 회전부재(70)에 의해 웜샤프트에 축방향으로 하중으로 가하는 반대 방향(도 3 기준 우측 방향)으로 이동하는 웜샤프트의 가압부(80)는 웜샤프트에 가하는 축하중을 낮추게 되어 프릭션을 높이고 조향감을 향상시킬 수 있게 된다.
도 5 및 도 6을 참조하며, 본 발명의 다른 실시예에 따른 축방향 하중 조절장치를 설명한다.
도 5는 본 발명의 다른 실시예에 따른 축방향 하중 조절장치를 개략적으로 나타낸 단면도이다.
도 5를 참조하면, 본 발명의 다른 실시예에 따른 축방향 하중 조절장치는 ECU(10a), 모터(20a), 구동축(30a), 이동부재(40a), 탄성부재(50a), 전달부재(60a), 축이동부재(70a), 웜샤프트의 가압부(80a)를 포함한다.
ECU(10a)는 차량의 주행 상태를 연산 및 제어하고, 모터(20a)의 작동을 제어하는 장치로서, 센서를 통하여 감지된 차량의 가속도 변화에 따라 모터(20a)의 회전 속도를 조절한다. 모터(20a)의 회전 속도가 조절됨에 따라 모터(20a)와 연결된 구동축(30a)의 회전 속도도 같이 조절된다.
모터(20a)는 ECU(10a)에서 전류가 인가되면 작동되는 것으로, ECU(10a)의 제어에 따라 구동축(30a)을 회전시킨다. 본 발명의 실시예에서 모터(20a)는 스텝모터가 적용된다. 스텝모터는 펄스 모양의 전압에 의해 일정 각도 회전하는 전동기로서 회전각의 제어를 정밀하게 하기 위하여 적용된다.
구동축(30a)은 모터(20a)의 구동에 의하여 회전하는 것으로, 본 발명의 실시예에서 구동축(30a)은 다각기둥형으로 형성된다. 구동축(30a)이 다각형으로 형성되고, 모터(20a)의 회전각은 구동축의 다각형 형상에 따라 결정된다. 본 발명의 실시예에서 구동축(30a)은 육각기둥형으로 형성되고(도 2 참조), 모터(20a)는 구동축(30a)을 30°또는 60°씩 회전시킨다.
이동부재(40a)는 구동축(30a)의 일단(도 5 기준 좌측)에 설치된다. 이동부재(40a)는 내부 중심부에 관통공(42a)이 형성되고, 외주면에 나사산이 형성되는 나사부(41a)가 구비된다(도 2 참조). 이동부재(40a)의 관통공(42a)에 구동축(30a)이 압입 결합된다. 이동부재(40a)의 관통공(42a)은 구동축(30a)의 형상에 따라 형성된다. 본 발명의 실시예에서 관통공(42a)은 육각기둥형으로 형성된 구동축(30a)에 따라 육각기둥형으로 이동부재(40a)의 중심부에 관통 형성된다.
이동부재(40a)가 위치하는 하우징(90a)의 내주면에는 이동부재(40a)의 나사부(41a)에 대응되는 나산산이 형성되는 체결부(91a)가 형성된다. 이동부재(40a)의 나사부(41a)는 체결부(91a)와 서로 나사산이 맞물리게 위치된다. 따라서 구동축(30a)의 회전에 의하여 하우징(90a)의 체결부(91a)를 따라서 좌우 방향으로 이동된다.
좌우 방향으로 하우징(90a)의 체결부(91a)를 따라서 이동하는 이동부재(40a)의 전면(도 5 기준 좌측면)에는 탄성변형 가능한 탄성부재(50a)가 설치된다. 탄성부재(50a)는 이동부재(40a)의 가압에 의하여 탄성변형되는 코일 스프링으로 형성된다. 탄성변형 범위 이상의 힘이 가압되면 탄성부재(50a)는 탄성 압축되면서 전달부재(60a)로 이동부재(40a)의 힘을 전달한다.
탄성부재(50a)는 ECU(10a)의 제어에 의하여 작동되는 모터(20a)의 출력에 따라 압축량이 달라지게 되면서 전달부재(60a)에 전달되는 힘이 변경될 수 있다. 따라서 코일 스프링으로 이루어진 탄성부재(50a)를 통하여 이동부재(40a)의 힘을 전달부재(60a)로 전달됨으로써, 탄성부재(50a)의 압축량으로 전달부재(60a)에 전달되는 힘을 제어할 수 있게 되어 하중량을 용이하게 조절할 수 있다. 여기서 코일 스프링으로 이루어진 탄성부재(50a)는 탄성계수에 따라 하중량을 제어할 수 있다.
축이동부재(70a)는 일단(도 5 기준 우측단)이 전달부재(60a)에 연결되고, 타단(도 5 기준 좌측단)이 웜샤프트의 가압부(80a)에 연결된다. 따라서 전달부재(60a)로부터 전달된 힘에 따라 좌우 방향으로 이동하면서 웜샤프트의 가압부(80a)에 그 힘을 전달한다.
웜샤프트의 가압부(80a)는 일단(도 5 기준 좌측단)에 웜샤프트(87a)가 연결되는 것으로 축이동부재(70a)의 작동에 의하여 좌우방향으로 이동하면서 웜샤프트(87a)의 축방향(도 5 기준 좌우 방향)으로 하중을 제공한다. 본 발명의 실시예에서 모터(20a)가 특정 방향으로 회전되지 않아 역입력에 의한 래틀 소음이 발생되는 경우, 웜샤프트의 가압부(80a)에서 웜샤프트(87a)의 축방향으로 하중이 강하게 발생시켜 웜샤프트(87a)에서 래틀 소음이 발생되는 것을 저감시킨다. 그리고 모터(20a)가 작동되어야 하는 경우에는 웜샤프트의 가압부(80a)가 웜샤프트(87a)의 축방향으로 하중을 가하는 것을 작게 조정함으로써 최적의 작동 하중에서 MDPS가 작동되도록 할 수 있다.
하우징(90a)은 내부 공간에 구동축(30a), 이동부재(40a), 탄성부재(50a), 전달부재(60a), 축이동부재(70a), 웜샤프트의 가압부(80a) 등을 수용한다. 하우징(90a)의 내부 공간에 모터(20a)도 수용할 수 있다. 그러나 모터(20a)의 진동 등으로 고려하여 하우징(90a)의 외부에 설치한다.
상기와 같은 구성으로 이루어진 본 발명의 다른 실시예에 따른 축방향 하중 조절장치의 작동을 살펴보면 다음과 같다.
도 6은 본 발명의 다른 실시예에 따른 축방향 하중 조절장치의 작동을 개략적으로 나타낸 단면도이다.
도 6을 참조하면, 상기와 같이 차량의 가속도를 센서를 통하여 감지된 정보를 통하여 ECU(10a)에서 모터(20a)를 작동시킨다. 여기서는 차량이 저속으로 주행하는 것이 센서를 통하여 감지된 경우를 살펴본다.
ECU(10a)는 차량의 주행 상태를 연산 및 제어하는 장치로서, 센서를 통하여 감지된 차량의 가속도 변화에 따라 모터(20a)의 회전 속도를 조절한다. 모터(20a)의 회전 속도가 조절됨에 따라 모터(20a)와 연결된 구동축(30a)의 회전 속도도 같이 조절된다. 이때 모터(20a)는 스텝모터로 이루어져 일정 각도로 구동축(30a)을 회전시킨다.
구동축(30a)의 회전에 따라 이동부재(40a)는 나사산이 체결된 하우징(90a) 상에서 이동하면서 탄성부재(50a)를 가압하고, 탄성부재(50a)는 전달부재(60a)에 그 힘을 전달한다.
전달부재(60a)로부터 전달된 힘에 의하여 좌측 방향으로 축이동부재(70a)는 이동되고, 축이동부재(70a)에 의해 웜샤프트의 가압부(80a)도 좌측 방향으로 이동된다
따라서 축이동부재(70a)에 의해 웜샤프트(87a)에 축방향으로 하중으로 가하는 방향(도 6 기준 좌측 방향)으로 이동하는 웜샤프트의 가압부(80a)는 웜샤프트(87a)에 축하중으로 가하여 래틀 소음을 저하시킨다.
차량이 고속으로 주행되어, 프릭션이 낮게 되면, 센서에서 감지된 차량의 가속도 등을 통하여 ECU(10a)에서 감지된 차량의 가속도 등을 통하여 이를 판단하고, 모터(20a)의 회전량을 감소시키게 된다. 모터(20a)의 회전량이 줄어듬에 따라 구동축(30a)도 회전하면서 이동부재(40a), 탄성부재(50a), 전달부재(60a)가 우측 방향으로 이동하게 된다.
전달부재(60a)에 연결된 축이동부재(70a)는 웜샤프트의 가압부(80a)를 웜샤프트(87a)에 축방향으로 하중으로 가하는 힘이 적어지게 된다. 여기서 웜샤프트(87a)는 베이링(85a)에 의하여 지지된다.
따라서 축이동부재(70a)에 의해 웜샤프트(87a)에 축방향으로 하중으로 가하는 반대 방향(도 6 기준 우측 방향)으로 이동하는 웜샤프트의 가압부(80a)는 웜샤프트(87a)에 가하는 축하중을 낮추게 되어 프릭션을 높이고 조향감을 향상시킬 수 있게 된다.
본 발명에 따른 축방향 하중 조절장치는, 웜샤프트 축방향으로의 하중을 ECU(10, 10a)에서 전기적으로 제어할 수 있기 때문에 차량 속도, 조향 입력 토크, 노면의 상태에 따라 하중값을 조절하여 운전자에게 불쾌감을 줄 수 있는 래틀 소음은 저감하고 MDPS 작동 하중은 낮춰 두 성능을 모두 향상 시킬 수 있다.
또한 본 발명에 따르면 지속적으로 웜샤프트 가압부에 하중을 가하고 있지 않으므로 제품 내구성을 향상시킬 수 있다.
또한 본 발명에 따르면 기존의 커플링 또는 커플러가 조립될 필요가 없기 때문에 웜샤프트 어세이에 커플러 압입공정 및 커플러 조립공정을 제외시킬 수 있어, 공정 단순화가 가능하게 된다.
본 발명은 도면에 도시된 실시예를 참고로 하여 설명되었으나, 이는 예시적인 것에 불과하며, 당해 기술이 속하는 분야에서 통상의 지식을 가진 자라면 이로부터 다양한 변형 및 균등한 타 실시예가 가능하다는 점을 이해할 것이다. 따라서 본 발명의 기술적 보호범위는 아래의 특허청구범위에 의해서 정하여져야 할 것이다.
10, 10a: ECU 20, 20a: 모터
30, 30a: 구동축 40, 40a: 이동부재
41, 41a: 나사부 42, 42a: 관통공
50, 50a: 탄성부재 60, 60a: 전달부재
70: 회전부재 70a: 축이동부재
71: 힌지부 72: 고정축
73: 회전축 80, 80a: 웜샤프트의 가압부
85a: 베어링 87a: 웜샤프트
90, 90a: 하우징 91, 91a: 체결부
92: 연결부재

Claims (10)

  1. 차량의 주행 상태를 연산 및 제어하는 ECU;
    상기 ECU에 의하여 작동되는 모터;
    상기 모터의 구동에 의하여 회전하는 구동축;
    상기 구동축의 일단에 설치되고, 상기 구동축의 회전에 따라 회전하면서 전후진하는 이동부재;
    상기 이동부재에 의하여 가압되며 탄성변형되는 탄성부재;
    상기 탄성부재에 연결되고, 상기 이동부재의 힘을 전달하는 전달부재; 및
    일단은 상기 전달부재에 연결되고, 타단은 웜샤프트의 가압부에 연결되며, 회전하면서 상기 웜샤프트의 가압부를 전후진시키는 회전부재;를 포함하고,
    상기 이동부재는 외주면에 나사산이 형성되고, 하우징의 내주면에 형성되는 나사산에 맞물리면서, 상기 구동축의 회전에 의하여 상기 하우징의 내주면을 이동하는 것을 특징으로 하는 축방향 하중 조절장치.
  2. 삭제
  3. 제1항에 있어서,
    상기 구동축은 다각기둥형으로 형성되고,
    상기 이동부재의 중심부는 상기 구동축이 관통결합될 수 있도록 상기 구동축의 형상에 따라 다각형으로 관통 형성되는 것을 특징으로 하는 축방향 하중 조절장치.
  4. 제1항에 있어서,
    상기 회전부재는 상기 전달부재와 힌지 연결되고, 중심부가 하우징의 연결부재에 회전 가능하게 연결되며, 상기 연결부재를 중심으로 회전하면서 상기 웜샤프트의 가압부를 전후진 이동시키는 것을 특징으로 하는 축방향 하중 조절장치.
  5. 제1항에 있어서,
    상기 ECU는 센서를 통하여 감지된 차량의 가속도 변화에 따라 상기 모터의 회전 속도를 조절하는 것을 특징으로 하는 축방향 하중 조절장치.
  6. 차량의 주행 상태를 연산 및 제어하는 ECU;
    상기 ECU에 의하여 작동되는 모터;
    상기 모터의 구동에 의하여 회전하는 구동축;
    상기 구동축의 일단에 설치되고, 상기 구동축의 회전에 따라 회전하면서 전후진하는 이동부재;
    상기 이동부재에 의하여 가압되며 탄성변형되는 탄성부재;
    상기 탄성부재에 연결되고, 상기 이동부재의 힘을 전달하는 전달부재; 및
    일단은 상기 전달부재에 연결되고, 타단은 웜샤프트의 가압부에 연결되며, 상기 웜샤프트의 가압부를 축방향을 따라 이동시키는 축이동부재;를 포함하고,
    상기 이동부재는 외주면에 나사산이 형성되고, 하우징의 내주면에 형성되는 나사산에 맞물리면서, 상기 구동축이 회전에 의하여 상기 하우징의 내주면을 이동하는 것을 특징으로 하는 축방향 하중 조절장치.
  7. 삭제
  8. 제6항에 있어서,
    상기 구동축은 다각기둥형으로 형성되고,
    상기 이동부재의 중심부는 상기 구동축이 관통결합될 수 있도록 상기 구동축의 형상에 따라 다각형으로 관통 형성되는 것을 특징으로 하는 축방향 하중 조절장치.
  9. 제6항에 있어서,
    상기 축이동부재는 상기 전달부재와 연결되어, 상기 탄성부재로부터 전달되는 힘을 상기 웜샤프트의 가압부로 전달하면서 상기 웜샤프트의 가압부를 전후진 이동시키는 것을 특징으로 하는 축방향 하중 조절장치.
  10. 제6항에 있어서,
    상기 ECU는 센서를 통하여 감지된 차량의 가속도 변화에 따라 상기 모터의 회전 속도를 조절하는 것을 특징으로 하는 축방향 하중 조절장치.
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