KR102566963B1 - 전동식 동력 보조 조향장치의 감속기 - Google Patents

전동식 동력 보조 조향장치의 감속기 Download PDF

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Abstract

본 발명은 전동식 동력 보조 조향장치의 감속기에 관한 것으로, 본 발명의 일실시예는 모터축과 연결되는 일측단부와 반대쪽인 타측단부에 각각 제1웜축베어링과 제2웜축베어링이 결합되어 있는 웜축, 제1웜축베어링과 제2웜축베어링 및 웜축이 내장되는 기어하우징, 기어하우징 내주면에 결합되어 제2웜축베어링의 외륜을 웜휠쪽으로 지지하도록 결합되며 내부에 점탄성유체가 충진되어 있는 지지부재를 포함하는 전동식 동력 보조 조향장치의 감속기를 제공한다.

Description

전동식 동력 보조 조향장치의 감속기{Reducer of Electric Power Steering Apparatus}
본 발명은 전동식 동력 보조 조향장치의 감속기에 관한 것이다. 더욱 상세하게는 전동식 동력 보조 조향장치의 감속기에 있어서, 웜과 웜휠의 마모에 의한 유격을 방지하고 노면으로부터 전달되는 충격에 의한 래틀 노이즈를 줄이며, 회전 토크의 변화에 따른 유격변화량을 최소화함으로써 운전자의 조향휠 조작력을 정확하게 보조할 수 있는 전동식 동력 보조 조향장치의 감속기에 관한 것이다.
도 1은 종래 전동식 동력 보조 조향장치의 구성도로서, 도 1에서 도시된 바와 같이 전동식 동력 보조 조향장치(100)는 조향휠(102)로부터 양측 바퀴(126)까지 이어지는 조향 계통(130) 및 조향 계통(130)에 조향 보조 동력을 제공하는 보조 동력 기구(140)를 포함하여 구성된다.
조향 계통(130)은 일측이 조향휠(102)에 연결되어 조향휠(102)과 함께 회전하고 타측은 한 쌍의 유니버설 조인트(104)를 매개로 피니언축(108)에 연결되는 조향축(106)을 포함하여 구성된다. 또한, 피니언축(108)은 랙-피니언 기구부(110)를 통해 랙바(112)에 연결되고, 랙바(112)의 양단은 타이로드(122)와 너클암(124)을 통해 차량의 바퀴(126)에 연결된다.
보조 동력 기구(140)는 운전자가 조향휠(102)에 가하는 토크를 감지하고 감지된 토크에 비례하는 전기 신호를 출력하는 토크 센서(142), 토크 센서(142)로부터 전해지는 전기신호에 기초하여 제어 신호를 발생하는 전자 제어 장치(144), 전자 제어 장치(144)로부터 전해지는 제어 신호에 기초하여 보조 동력을 발생시키는 모터(146) 및 모터(146)에서 발생한 보조 동력을 조향축(106)에 전달하기 위하여 웜(152) 및 웜휠(156)을 구비한 감속기(150)를 포함하여 구성된다.
따라서, 전동식 동력 보조 조향장치는 조향휠(102)의 회전에 의해 발생한 토크가 랙-피니언 기구부(110)를 거쳐서 랙바(112)에 전달되고, 발생된 토크에 따라 모터(146)에서 발생한 보조 동력이 랙바(112)에 전달되도록 구성된다.
즉, 조향휠(102)의 회전에 의해 발생한 토크와 모터(146)에서 발생한 보조 동력이 합쳐져서 랙바(112)를 축 방향으로 운동하도록 하는 것이다.
도 2는 종래 전동식 동력 보조 조향장치의 감속기를 나타내는 단면도로서, 도 2에서 도시된 바와 같이 감속기(150)는 웜(152)이 형성된 웜축(254)이 구비되고 웜축(254)의 양단에는 웜축 베어링(257)이 각각 설치되어 웜축(254)을 지지하며, 웜축 베어링(257)이 웜축(254)의 축방향으로 유격되는 것을 방지하기 위해 플러그 볼트(210)가 댐핑 커플러(240)와 웜축 베어링(257) 사이에 체결되고, 플러그 볼트(210)는 플러그 너트(220)에 의해 고정된다.
웜축(254)은 모터(146)와 댐핑 커플러(240)를 매개로 연결되어 모터(146)의 구동에 의해 웜축(254)이 회전하는 구조로 되어 있다.
그리고 웜축(254) 상에 형성된 웜(152)과 치물림될 수 있도록 웜(152)의 외경 일측에는 웜휠(156)이 구비되며, 웜휠(156)은 운전자가 조작하는 조향휠(102)의 회전력을 전달하는 조향축(106)에 장착되어 모터(146)의 구동에 의한 웜축(254)의 회전력이 조향축(106)에 전달되는 구조이다.
기어하우징(260)에는 웜(152), 웜휠(156) 등이 내주하고 기어하우징(260)의 일측으로 웜축(254)에 구동력을 제공하는 모터(146)가 구비되며, 기어하우징(260)과 모터(146)는 모터 커버(230)에 의해 볼트(250)로 결합된다.
웜축 베어링(257)은 내륜(280)과 외륜(270) 사이에 볼(258)이 결합되어 있어서, 기어하우징(260)의 끝단부에서 모터(150)와 연결된 웜축(254)의 회전을 지지하게 된다.
이와 같은 구조로 이루어진 전동식 동력 보조 조향장치의 감속기는 차량 운행조건에 따라 차량에 구비된 전자 제어 장치에 의해 모터의 구동을 제어하고, 모터의 구동에 의한 웜축의 회전력이 운전자가 조작하는 조향휠의 회전력에 부가하여 조향축에 전달됨으로써, 운전자의 조향 운전 상태를 부드럽고 안정적으로 유지할 수 있도록 한 것이다.
그런데, 종래 전동식 동력 보조 조향장치의 감속기는 모터의 구동에 의해 회전하는 웜과 웜휠이 내구가 진행되면 마모에 의해 발생되는 유격으로 노이즈가 발생되는 문제점이 있었다.
또한, 노면으로부터 바퀴와 조향축을 타고 전달되는 충격음과 웜과 웜휠의 백래쉬로 인한 노이즈가 발생되는 문제점이 있었다.
따라서, 이와 같은 문제점들로 인해 운전자의 조향휠 조작력을 보조하는 조향 보조력을 정확하게 제공할 수 없게 되는 문제점도 있었다.
이에 본 발명은 전술한 배경에서 안출된 것으로, 전동식 동력 보조 조향장치의 감속기에 있어서, 웜과 웜휠의 마모에 의한 유격을 방지하고 노면으로부터 전달되는 충격에 의한 래틀 노이즈를 줄이며, 회전 토크의 변화에 따른 유격변화량을 최소화함으로써 운전자의 조향휠 조작력을 정확하게 보조할 수 있는 전동식 동력 보조 조향장치의 감속기를 제공하는데 그 목적이 있다.
또한, 본 발명의 목적은 여기에 제한되지 않으며, 언급되지 않은 또 다른 목적들은 아래의 기재로부터 통상의 기술자에게 명확하게 이해될 수 있을 것이다.
이러한 목적을 달성하기 위하여, 본 발명의 일실시예는 모터축과 연결되는 일측단부와 반대쪽인 타측단부에 각각 제1웜축베어링과 제2웜축베어링이 결합되어 있는 웜축, 제1웜축베어링과 제2웜축베어링 및 웜축이 내장되는 기어하우징, 기어하우징 내주면에 결합되어 제2웜축베어링의 외륜을 웜휠쪽으로 지지하도록 결합되며 내부에 점탄성유체가 충진되어 있는 지지부재를 포함하는 전동식 동력 보조 조향장치의 감속기를 제공한다.
이상과 같은 본 발명에 의하면 전동식 동력 보조 조향장치의 감속기에 있어서, 웜과 웜휠의 마모에 의한 유격을 방지하고 노면으로부터 전달되는 충격에 의한 래틀 노이즈를 줄이며, 회전 토크의 변화에 따른 유격변화량을 최소화함으로써 운전자의 조향휠 조작력을 정확하게 보조할 수 있게 되는 효과가 있다.
도 1은 종래 전동식 동력 보조 조향장치의 구성도,
도 2는 종래 전동식 동력 보조 조향장치의 감속기를 나타내는 단면도,
도 3과 도 4는 본 발명의 일실시예에 의한 전동식 동력 보조 조향장치의 감속기를 나타내는 단면도,
도 5 내지 도 7은 본 발명의 일실시예에 의한 전동식 동력 보조 조향장치의 감속기 중 일부를 나타내는 단면도이다.
이하, 본 발명의 일부 실시예들을 예시적인 도면을 통해 상세하게 설명한다. 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.
또한, 본 발명의 구성 요소를 설명하는 데 있어서, 제 1, 제 2, A, B, (a), (b) 등의 용어를 사용할 수 있다. 이러한 용어는 그 구성 요소를 다른 구성 요소와 구별하기 위한 것일 뿐, 그 용어에 의해 해당 구성 요소의 본질이나 차례 또는 순서 등이 한정되지 않는다. 어떤 구성 요소가 다른 구성요소에 "연결", "결합" 또는 "접속"된다고 기재된 경우, 그 구성 요소는 그 다른 구성요소에 직접적으로 연결되거나 또는 접속될 수 있지만, 각 구성 요소 사이에 또 다른 구성 요소가 "연결", "결합" 또는 "접속"될 수도 있다고 이해되어야 할 것이다.
도 3과 도 4는 본 발명의 일실시예에 의한 전동식 동력 보조 조향장치의 감속기를 나타내는 단면도, 도 5 내지 도 7은 본 발명의 일실시예에 의한 전동식 동력 보조 조향장치의 감속기 중 일부를 나타내는 단면도이다.
이들 도면에 도시된 바와 같이 본 발명의 일실시예에 의한 전동식 동력 보조 조향장치의 감속기는, 모터축과 연결되는 일측단부와 반대쪽인 타측단부에 각각 제1웜축베어링(256)과 제2웜축베어링(257)이 결합되어 있는 웜축(254), 제1웜축베어링(256)과 제2웜축베어링(257) 및 웜축(254)이 내장되는 기어하우징(260), 기어하우징(260) 내주면에 결합되어 제2웜축베어링(257)의 외륜(257a)을 웜휠(156)쪽으로 지지하도록 결합되며 내부에 점탄성유체(320)가 충진되어 있는 지지부재(310)를 포함한다.
감속기는 모터(146)의 구동력에 의해 웜축(254)과 웜휠(156)이 연동되면서 조향축(201)을 회전시켜 운전자의 조향력을 보조하게 되는데, 모터(도 2의 146 참조)의 구동시 모터의 축과 연동되는 웜축(254)의 일측단부와 반대쪽 타측단부에는 각각 제1웜축베어링(256)과 제2웜축베어링(257)이 체결되어 웜축(254)의 회전을 지지하게 된다.
조향축(201)과 연동되는 웜휠(156)과 웜축(254)은 제1웜축베어링(256), 제2웜축베어링(257) 등과 함께 기어하우징(260)에 내장된다.
제2웜축베어링(257)은 웜축(254)의 단부에 결합되는 내륜(257b)과 볼(257c), 외륜(257a)으로 이루어지며, 제2웜축베어링(257)의 외륜(257a)을 웜휠(156)쪽으로 지지하도록 기어하우징(260) 내주면에 결합되며 내부에 점탄성유체(Viscoelastic Fluid, 320)가 충진되어 있는 지지부재(310)가 구비된다.
그리고, 제2웜축베어링(257)의 내륜(257b)과 웜축(254)의 단부 사이에는 탄성링(271)과 부시(275)가 결합될 수 있다.
여기서, 지지부재(310)는 크게 기어하우징(260)과 결합되는 실린더부재(315)와 실린더부재(315)의 내부에서 슬라이딩 가능하게 삽입되어 있는 피스톤부재(313)를 포함한다.
실린더부재(315)는 점탄성유체(320)가 충진되는 충진부(311)를 형성하도록 내주면에 격벽(317)이 구비되어 있고, 피스톤부재(313)에는 충진부(311)의 내부에위치되어 슬라이딩되는 헤드부(313a)와 실린더부재(315)의 격벽(317)에 관통되며 결합되는 로드부(313b)가 형성되어 있다.
이러한 실린더부재(315)는 기어하우징(260)에 압입되어 결합되거나, 실린더부재(315)의 외주면에 나사부가 형성되어 기어하우징(260)의 내주면에 형성된 나사부와 나사결합될 수 있다.
또한, 헤드부(313a)에는 일측면과 타측면을 관통하는 유동홀(312)이 형성되어 있어서 피스톤부재(313)의 슬라이딩시 점탄성유체(320)가 유동홀(312)을 통해서 피스톤의 일측과 타측으로의 유동이 가능하게 되어 있다.
여기서, 점탄성유체(320)는 전달되는 하중의 크기와 시간에 따라서 액체나 고체 또는 점성체나 탄성체의 성질을 나타내게 된다.
따라서, 노면으로부터 충격이 전달되는 경우에는 점탄성유체(320)의 순간적인 응축으로 강한 탄성체의 기능을 하게 되어 피스톤부재(313)의 이동없이 점탄성유체(320)가 충격을 흡수하게 되지만, 웜휠(156)의 마모나 흡습으로 인한 웜축(254)과의 유격이 발생되는 경우에는 점탄성유체(320)가 점성체의 기능을 하게 되어 유동홀(312)을 통해 서서히 이동되면서 피스톤부재(313)가 웜휠(156)쪽으로 또는 이와 반대쪽으로 이동할 수 있게 된다.
그리고, 로드부(313b)의 타측 단부 즉, 헤드부(313a)와 반대쪽 단부에는 끝단부(319)에서 이격된 위치에 경방향으로 형성되는 지지판(313c)이 구비되어 있어서, 격벽(317)과 지지판(313c) 사이에 탄성체(330)가 결합될 수 있다.
이렇게 점탄성유체(320)와 별도의 탄성체(330)가 결합됨으로써 웜휠(156)의 마모나 흡습 팽창시 탄성체(330)의 압축과 이완을 통해 로드부(313b)의 끝단부(319)가 제2웜축베어링(257)을 일정한 하중으로 지지할 수 있게 된다.
한편, 실린더부재(315)의 내주면에 구비되는 격벽(317)은 도 3과 도 4, 도 5에 도시된 것처럼 실린더부재(315)의 내주면에 일체로 형성되거나, 도 6에 도시된 것처럼 격벽(317)이 실린더부재(315)의 내주면에 형성되는 단턱부(316)에 지지되며 고정링(335)에 의해 결합되어 고정될 수도 있다.
여기서 도 3과 도 4, 도 5에 도시된 것처럼 실린더부재(315)의 내주면과 격벽(317)이 일체로 형성되는 경우에는 피스톤부재(313)와의 조립을 위해 실린더부재(315)가 도 5의 단면과 같이 둘로 분리 형성되어 피스톤부재(313)의 조립후 실린더부재(315)를 결합할 수 있다.
또한, 도 6에 도시된 것처럼 격벽(317)이 별도로 형성되어 실린더부재(315)의 단턱부(316)에 고정링(335)으로 고정되는 경우에는 실린더부재(315)가 일체로 형성되고 피스톤부재(313)를 고정링(335)으로 결합할 수 있다.
또한, 격벽(317)은 도 7에 도시된 바와 같이 일측이 개방된 원통형으로 형성되어 원통부(317a)의 외주면에 나사부가 형성되고 실린더부재(315)에 나사결합될 수도 있으며, 이 때 실린더부재(315)에는 내주면에서 직경이 확대 형성된 확경부(315a)가 구비되고 확경부(315a)의 내주면에 나사부가 형성된다.
그리고, 도 7에 도시된 것처럼 헤드부(313a)와 로드부(313b)가 별개로 형성되어 결합될 수도 있는데, 이 경우 헤드부(313a)의 일측면에 체결돌기(321)가 형성되고 로드부(313b)의 단부에 체결홈(323)이 형성되어 헤드부(313a)의 체결돌기(321)와 로드부(313b)의 체결홈(323)이 압입 또는 나사 결합될 수도 있다.
이러한 형상과 구조를 갖는 본 발명의 실시예에 의하면, 전동식 동력 보조 조향장치의 감속기에 있어서, 웜과 웜휠의 마모에 의한 유격을 방지하고 노면으로부터 전달되는 충격에 의한 래틀 노이즈를 줄이며, 회전 토크의 변화에 따른 유격변화량을 최소화함으로써 운전자의 조향휠 조작력을 정확하게 보조할 수 있게 되는 효과가 있다.
이상에서, 본 발명의 실시예를 구성하는 모든 구성 요소들이 하나로 결합되거나 결합되어 동작하는 것으로 설명되었다고 해서, 본 발명이 반드시 이러한 실시예에 한정되는 것은 아니다. 즉, 본 발명의 목적 범위 안에서라면, 그 모든 구성 요소들이 하나 이상으로 선택적으로 결합하여 동작할 수도 있다.
또한, 이상에서 기재된 "포함하다", "구성하다" 또는 "가지다" 등의 용어는, 특별히 반대되는 기재가 없는 한, 해당 구성 요소가 내재될 수 있음을 의미하는 것이므로, 다른 구성 요소를 제외하는 것이 아니라 다른 구성 요소를 더 포함할 수 있는 것으로 해석되어야 한다. 기술적이거나 과학적인 용어를 포함한 모든 용어들은, 다르게 정의되지 않는 한, 본 발명이 속하는 기술 분야에서 통상의 지식을 가진 자에 의해 일반적으로 이해되는 것과 동일한 의미를 가진다. 사전에 정의된 용어와 같이 일반적으로 사용되는 용어들은 관련 기술의 문맥 상의 의미와 일치하는 것으로 해석되어야 하며, 본 발명에서 명백하게 정의하지 않는 한, 이상적이거나 과도하게 형식적인 의미로 해석되지 않는다.
이상의 설명은 본 발명의 기술 사상을 예시적으로 설명한 것에 불과한 것으로서, 본 발명이 속하는 기술 분야에서 통상의 지식을 가진 자라면 본 발명의 본질적인 특성에서 벗어나지 않는 범위에서 다양한 수정 및 변형이 가능할 것이다. 따라서, 본 발명에 개시된 실시예들은 본 발명의 기술 사상을 한정하기 위한 것이 아니라 설명하기 위한 것이고, 이러한 실시예에 의하여 본 발명의 기술 사상의 범위가 한정되는 것은 아니다. 본 발명의 보호 범위는 아래의 청구범위에 의하여 해석되어야 하며, 그와 동등한 범위 내에 있는 모든 기술 사상은 본 발명의 권리범위에 포함되는 것으로 해석되어야 할 것이다.
254: 웜축 256: 제1웜축베어링
257: 제2웜축베어링 310: 지지부재
311: 충진부 312: 유동홀
313: 피스톤부재 315: 실린더부재
320: 점탄성유체 330: 탄성체

Claims (10)

  1. 모터축과 연결되는 일측단부와 반대쪽인 타측단부에 각각 제1웜축베어링과 제2웜축베어링이 결합되어 있는 웜축;
    상기 제1웜축베어링과 제2웜축베어링 및 웜축이 내장되는 기어하우징;
    상기 기어하우징 내주면에 결합되어 상기 제2웜축베어링의 외륜을 웜휠쪽으로 지지하도록 결합되며 내부에 점탄성유체가 충진되어 있는 지지부재;
    를 포함하며,
    상기 지지부재는,
    상기 점탄성유체가 충진되는 충진부를 형성하도록 내주면에 격벽이 구비되어 있는 실린더부재;
    상기 실린더부재의 격벽에 관통 결합되는 로드부와, 상기 로드부의 일측 단부에 형성되며 상기 충진부의 내부에 위치되어 슬라이딩되는 헤드부가 형성되어 있는 피스톤부재;
    를 포함하고,
    상기 격벽은 상기 실린더부재의 내주면에 형성되는 단턱부에 지지되어 고정링에 의해 결합되는 것을 특징으로 하는 전동식 동력 보조 조향장치의 감속기.
  2. 삭제
  3. 제 1 항에 있어서,
    상기 실린더부재는 상기 기어하우징에 압입되어 결합되는 것을 특징으로 하는 전동식 동력 보조 조향장치의 감속기.
  4. 제 1 항에 있어서,
    상기 실린더부재는 외주면에 나사부가 형성되어 상기 기어하우징의 내주면에 형성된 나사부와 나사결합되는 것을 특징으로 하는 전동식 동력 보조 조향장치의 감속기.
  5. 제 1 항에 있어서,
    상기 헤드부에는 일측면과 타측면을 관통하는 유동홀이 형성되어 상기 피스톤부재의 슬라이딩시 상기 점탄성유체의 유동이 가능한 것을 특징으로 하는 전동식 동력 보조 조향장치의 감속기.
  6. 제 5 항에 있어서,
    상기 로드부의 타측 단부에는 끝단에서 이격된 위치에 경방향으로 형성되는 지지판이 구비되어 상기 격벽과 지지판 사이에 탄성체가 결합되는 것을 특징으로 하는 전동식 동력 보조 조향장치의 감속기.
  7. 삭제
  8. 삭제
  9. 모터축과 연결되는 일측단부와 반대쪽인 타측단부에 각각 제1웜축베어링과 제2웜축베어링이 결합되어 있는 웜축;
    상기 제1웜축베어링과 제2웜축베어링 및 웜축이 내장되는 기어하우징;
    상기 기어하우징 내주면에 결합되어 상기 제2웜축베어링의 외륜을 웜휠쪽으로 지지하도록 결합되며 내부에 점탄성유체가 충진되어 있는 지지부재;
    를 포함하며,
    상기 지지부재는,
    상기 점탄성유체가 충진되는 충진부를 형성하도록 내주면에 격벽이 구비되어 있는 실린더부재;
    상기 실린더부재의 격벽에 관통 결합되는 로드부와, 상기 로드부의 일측 단부에 형성되며 상기 충진부의 내부에 위치되어 슬라이딩되는 헤드부가 형성되어 있는 피스톤부재;
    를 포함하고,
    상기 격벽은 일측이 개방된 원통형으로 외주면에 나사부가 형성되어 상기 실린더부재의 내주면에서 직경이 확대 형성된 확경부의 내주면 나사부와 나사 결합되는 것을 특징으로 하는 전동식 동력 보조 조향장치의 감속기.
  10. 제 9 항에 있어서,
    상기 헤드부의 일측면에 체결돌기가 형성되고 상기 로드부의 단부에 체결홈이 형성되어 상기 체결돌기와 체결홈이 나사 결합되는 것을 특징으로 하는 전동식 동력 보조 조향장치의 감속기.
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