KR20060045222A

KR20060045222A - 감속기의 유격현상이 방지되는 전동식 파워 스티어링장치

Info

Publication number: KR20060045222A
Application number: KR1020040092291A
Authority: KR
Inventors: 조희권
Original assignee: 주식회사 만도
Priority date: 2004-11-12
Filing date: 2004-11-12
Publication date: 2006-05-17
Also published as: KR100988239B1

Abstract

본 발명은, 전동식 파워 스티어링장치에서 감속기를 구성하는 웜 샤프트와 웜 휠 사이의 유격을 제거하는 수단을 개시함으로써, 조향 조작시의 소음 유발을 방지하여 조향 시스템의 성능 향상을 도모할 수 있는 감속기의 유격현상이 방지되는 전동식 파워 스티어링장치를 개시한다.

본 발명의 주요 구성은, 랙 기어와 스크류를 구비한 랙 바; 상기 랙 기어와 치합되어 조향 조작력을 상기 랙 바로 전달하는 피니언; 상기 스크류에 설치되며 전동 모터에 의해 구동되는 볼 너트를 포함한 볼 스크류 장치; 상기 전동 모터의 축단에 설치되는 웜 샤프트와 이 웜 샤프트에 맞물리는 웜 휠을 구비하며 상기 전동 모터의 구동력을 감속시켜 상기 볼 스크류장치로 제공하는 감속기를 포함하여 이루어진 전동식 파워 스티어링장치로서, 상기 웜 휠이 두겹 이상으로 분할 구비되고, 이들 웜 휠을 회전 및 상기 볼 너트의 축방향 이동이 가능하도록 지지하는 지지축이 구비되며, 상기 웜 휠 사이에는 웜 휠들이 상기 웜 샤프트의 치면에 항상 접하도록 상기 볼 너트의 축방향으로 팽창력을 발하는 탄성체가 개재된 구성을 더 포함하여 이루어진다.

전동식 파워 스티어링, 감속기, 웜, 웜휠, 유격, 탄성체, 더블 헬리컬 기어

Description

감속기의 유격현상이 방지되는 전동식 파워 스티어링장치 {AN ELECTRIC POWER STEERING SYSTEM OF WHICH DECELERATOR IS NOT SWINGING}

도 1 : 종래의 전동식 파워 스티어링장치를 나타낸 도면

도 2 : 도 1의 A-A선 단면도

도 3 : 본 발명에 따른 전동식 파워 스티어링장치를 나타낸 도면

도 4 : 본 발명의 요부를 나타낸 사시도

도 5 : 본 발명에서 웜 휠 사이에 탄성체가 개재된 구조를 개략적으로 나타낸 도면

도 6 : 본 발명에서 웜 휠 사이에 탄성체가 개재된 구조의 다른 예를 개략적으로 나타낸 도면

<도면의 주요 부분에 대한 부호의 설명>

10 : 랙 바 11 : 랙 기어

12 : 스크류 20 : 랙 하우징

30 : 피니언 40 : 전동 모터

50 : 볼 스크류 장치 51 : 볼 너트

52 : 볼 베어링 53 : 스틸 볼

60 : 감속기 61 : 웜 샤프트

62,62' : 웜 휠 62a,62'a,64a,51a : 홈

63 : 지지축 64 : 탄성체

본 발명은 자동차의 전동식 파워 스티어링장치에 관련된 기술로서, 보다 상세하게는, 전동 모터의 구동력에 의해 랙 바를 슬라이딩시키는 감속기가 웜과 웜휠로 구성되어 있는 전동식 파워 스티어링장치에서 웜과 웜휠이 서로 유동 이격을 일으키지 않게 되는 전동식 파워 스티어링장치에 관한 것이다.

차량의 조향 상태 안정성을 보장하기 위한 파워 스티어링장치 중에 전동식 파워 스티어링장치(EPS, Electric Power Steering System)은 전동 모터의 동력에 의해 조향력을 조절한다.

즉, 전동식 파워 스티어링 시스템은, 차속센서 및 조향토크센서 등에서 감지한 차량의 운행조건에 따라 전자제어장치(ECU)가 모터의 구동을 제어함으로써, 저속 운행시에는 가볍고 편안한 조향감을 부여하고, 고속 운행시에는 무거운 조향감과 더불어 양호한 방향 안정성을 부여하며, 비상 상황에서는 급속한 조향이 이루어지도록 하여 운전자에게 최적의 조향 조건을 제공하게 된다.

첨부도면 도 1은 전동식 파워 스티어링장치의 일례를 보여주고 있으며, 도 2는 도 1에 나타난 감속기에 대한 A-A선 단면도이다. 도시된 바와 같이, 랙 하우징(100)의 내부에 랙 바(200)가 설치되어 있고, 랙 바(200)의 양단부 근처에는 각각 랙 기어(210)와 스크류(220)가 형성되어 있다. 그리고, 랙 기어(210)에는 조향축과 연결된 피니언(300)이 교축 상태로 치합되어 있고, 스크류(220)에는 전동 모터(400)에 의해 구동되는 볼 스크류 장치(500)가 설치되어 있다. 특히, 볼 스크류 장치(500)는, 스크류(220)를 감싸며 회전되는 볼 너트(510)가 랙 하우징(100)의 내경부에 설치된 볼 베어링(520)에 의해 회전될 수 있게 결합되어 있고, 볼 너트(510)와 스크류(220) 사이에는 여러개의 스틸 볼(530)이 개재되어 랙 바(200)가 좌우방향으로 슬라이딩할 때 스크류(220)의 나선을 따라 이동되는 구조로 되어 있다. 한편, 볼 너트(510)의 외측에는 전동 모터(400)로부터 볼 너트(510)로 구동력을 전달함에 있어서 감속된 회전 출력을 제공하는 감속기(600)가 구비되어 있는데, 이 감속기(600)는 모터(400)의 축단에 설치된 웜 샤프트(610)와 이 웜 샤프트(610)에 맞물리는 웜 휠(620)로 이루어져 있다.

위와 같은 구성으로 이루어진 종래의 전동식 파워 스티어링장치에서는, 운전자가 스티어링 휠을 조작하면, 조향축과 연결된 피니언(300)으로 전달되는 회전력과 이 때 감지되는 차속 및 조향각도 그리고 회전 토크 등의 정보에 의하여 전동 모터(400)의 구동력이 제어되고, 모터(400)의 구동력에 따라 감속기(600)와 볼 스크류 장치(500)가 제어됨으로써, 차륜의 회전 방향으로 랙 바(200)의 이송력이 증감하여 최적의 조향 조건을 달성하게 된다.

그런데, 전술한 바와 같은 종래의 전동식 파워 스티어링장치에서, 감속기(600)를 구성하는 웜 샤프트(610)와 웜 휠(620) 사이에는 가공 공차로 인한 유격(遊動離隔) 현상이 발생하게 되는데, 종래에는 이러한 유격 현상을 줄일 목적으로 웜 샤프트(610)와 웜 휠(620)의 가공 공차를 최소화하기 위한 각고의 노력과 수고가 요구될 뿐, 유격 현상을 근본적으로 차단할 수 있는 수단이 구비되어 있지가 못하다. 이에 따라, 조향 조작시에 웜 샤프트(610)와 웜 휠(620) 사이에 발생하는 유격으로 인해 소음이 유발되는 것을 방지할 수 없는 문제가 있다.

본 발명은 전술한 바와 같은 종래의 문제점을 개선하기 위해 안출된 것으로서, 그 목적은, 전동식 파워 스티어링장치에서 감속기를 구성하는 웜 샤프트와 웜 휠 사이의 유격을 제거하는 수단을 개시함으로써, 조향 조작시의 소음 유발을 방지하여 조향 시스템의 성능 향상을 도모할 수 있는 감속기의 유격현상이 방지되는 전동식 파워 스티어링장치를 제공하는 데에 있다.

위와 같은 목적을 달성하기 위한 본 발명에 따른 감속기의 유격현상이 방지되는 전동식 파워 스티어링장치는, 랙 기어와 스크류를 구비한 랙 바; 상기 랙 기어와 치합되어 조향 조작력을 상기 랙 바로 전달하는 피니언; 상기 스크류에 설치되며 전동 모터에 의해 구동되는 볼 너트를 포함한 볼 스크류 장치; 상기 전동 모 터의 축단에 설치되는 웜 샤프트와 이 웜 샤프트에 맞물리는 웜 휠을 구비하며 상기 전동 모터의 구동력을 감속시켜 상기 볼 스크류장치로 제공하는 감속기를 포함하여 이루어진 전동식 파워 스티어링장치로서, 상기 웜 휠이 두겹 이상으로 분할 구비되고, 이들 웜 휠을 회전 및 상기 볼 너트의 축방향 이동이 가능하도록 지지하는 지지축이 구비되며, 상기 웜 휠 사이에는 웜 휠들이 상기 웜 샤프트의 치면에 항상 접하도록 상기 볼 너트의 축방향으로 팽창력을 발하는 탄성체가 개재된 구성을 더 포함하여 이루어진 것을 요지로 한다.

여기서, 상기 웜 휠들과 상기 탄성체의 내경부 및 상기 볼 너트의 외경부에 각각 홈이 형성되고, 상기 지지축은 상기 홈에 삽입되어 상기 웜 휠들과 상기 탄성체를 지지하도록 된 구조가 개시될 수 있다. 그리고, 상기 웜 휠은 헬리컬 기어 또는 더블 헬리컬 기어로 개시될 수 있다.

이하에서는 본 발명의 바람직한 실시예를 첨부된 도면에 의거하여 상세히 설명한다.

도 3은 본 발명에 따른 전동식 파워 스티어링장치를 나타낸 도면으로서, 본 발명을 구성하는 주요 요소들은 다음과 같다. 먼저, 랙 기어(11)와 스크류(12)가 양단부 근처에 형성되어 있는 랙 바(10)가 랙 하우징(20)에 설치되어 있으며, 랙 하우징(20)의 일측에는 랙 바(10)의 랙 기어(11)와 치합되어 조향 조작력을 랙 바(10)로 전달하는 피니언(30)이 설치되어 있다. 그리고, 랙 하우징(20)의 다른 일측에는 전동 모터(40)가 설치되어 있는데, 이 전동 모터(40)에 의하여 구동되 는 볼 스크류 장치(50)가 랙 바(10)의 스크류(12)에 설치되어 있다. 볼 스크류 장치(50)는, 종래와 마찬가지로, 랙 바(10)의 스크류(12)를 감싸며 회전되는 볼 너트(51)와, 랙 하우징(20)의 내경부에 설치된 볼 베어링(52), 그리고 볼 너트(51)와 스크류(12) 사이에 개재되는 다수의 스틸 볼(53)로 구성되어 있다. 그리고, 볼 너트(51)의 외측에는 감속기(60)가 구비되어 있는데, 이 감속기(60)는 전동 모터(40)의 축단에 설치되는 웜 샤프트(61)와 이 웜 샤프트(61)에 맞물리는 웜 휠(62,62')을 구비하고 있다.

한편, 위의 요소들 중에서, 도 4에 도시된 바와 같이, 감속기(60)를 구성하는 웜 휠(62,62')은 두겹 이상으로 분할 구비된다. 그리고, 이들 웜 휠(62,62')을 회전 가능하게 함과 아울러 볼 너트(51)의 축방향 이동이 가능하도록 지지하는 지지축(63)이 볼 너트(51)의 외주면과 웜 휠(62,62')의 내주면 사이에 구비되어 있다. 또, 웜 휠(62,62') 사이에는 웜 휠(62,62')들이 웜 샤프트의 치면에 항상 접하도록 지지축(63)의 축방향으로 팽창력을 발하는 탄성체(64)가 개재되어 있다. 특히, 웜 휠(62,62')들과 탄성체(64)의 내경부 및 볼 너트(51)의 외경부에는 각각 홈(62a,62'a,64a,51a)이 형성되어 있어서, 상기 지지축(63)은 이들 홈(62a,62'a,64a,51a)에 삽입됨으로써 웜 휠(62,62')들과 탄성체(64)를 지지할 수 있게 된다.

한편, 두겹으로 분할 구비되는 웜 휠(62,62')은, 도 5에 도시된 것과 같이 헬리컬 기어로 이루어거나, 아니면 도 6에 도시된 것과 같이 더블 헬리컬 기어로 이루어질 수도 있다.

위와 같은 구성에 의하여, 스티어링 휠의 조작에 따른 랙 바(10)의 좌우 이송과 이송력은, 종래와 마찬가지로 볼 스크류 장치(50)와 감속기(60)의 작동에 의하여 최적의 조향 조건으로 달성이 된다.

특히, 감속기(60)를 구성하는 웜 휠(62,62')이 두겹 또는 그 이상의 개수로 분할되어 있고, 분할된 웜 휠(62,62') 사이에 탄성체(64)가 개재된 상태에서, 웜 휠(62,62')들이 볼 너트(51)의 외주면 상에서 회전 가능하면서도 볼 너트(51)의 축방향으로 이동이 가능하게 되어 있기 때문에, 도 5 및 도 6에 나타난 바와 같이 탄성체(64)의 팽창력이 웜 휠(62,62')을 양쪽 즉 볼 너트(51)의 축방향으로 밀어주게 된다. 따라서, 웜 휠(62,62')들의 치가 웜 샤프트(61)의 치면으로 밀려서 항상 접하게 되므로, 웜 샤프트(61)와 웜 휠(62,62') 사이의 유격 현상은 전혀 발생하지 않게 된다.

이상에서 설명한 바와 같이, 본 발명에 따른 감속기의 유격현상이 방지되는 전동식 파워 스티어링장치는, 감속기를 구성하는 웜 샤프트와 웜 휠 사이의 유격 현상이 발생하지 않게 되므로, 조향 조작시의 소음 유발을 방지할 수 있어 조향 시스템의 성능 향상에 기여하게 되는 효과가 있다.

Claims

랙 기어와 스크류를 구비한 랙 바; 상기 랙 기어와 치합되어 조향 조작력을 상기 랙 바로 전달하는 피니언; 상기 스크류에 설치되며 전동 모터에 의해 구동되는 볼 너트를 포함한 볼 스크류 장치; 상기 전동 모터의 축단에 설치되는 웜 샤프트와 이 웜 샤프트에 맞물리는 웜 휠을 구비하며 상기 전동 모터의 구동력을 감속시켜 상기 볼 스크류장치로 제공하는 감속기를 포함하여 이루어진 전동식 파워 스티어링장치로서,

상기 웜 휠이 두겹 이상으로 분할 구비되고, 이들 웜 휠을 회전 및 상기 볼 너트의 축방향 이동이 가능하도록 지지하는 지지축이 구비되며, 상기 웜 휠 사이에는 웜 휠들이 상기 웜 샤프트의 치면에 항상 접하도록 상기 볼 너트의 축방향으로 팽창력을 발하는 탄성체가 개재된 구성을 더 포함하여 이루어진 감속기의 유격현상이 방지되는 전동식 파워 스티어링장치.
제1항에 있어서,

상기 웜 휠들과 상기 탄성체의 내경부 및 상기 볼 너트의 외경부에 각각 홈이 형성되고, 상기 지지축은 상기 홈에 삽입되어 상기 웜 휠들과 상기 탄성체를 지지하도록 된 것을 특징으로 하는 감속기의 유격현상이 방지되는 전동식 파워 스티어링장치.
제1항에 있어서,

상기 웜 휠은 헬리컬 기어인 것을 특징으로 하는 감속기의 유격현상이 방지되는 전동식 파워 스티어링장치.
제1항에 있어서,

상기 웜 휠은 더블 헬리컬 기어인 것을 특징으로 하는 감속기의 유격현상이 방지되는 전동식 파워 스티어링장치.