KR20070109601A - 전기식 조향장치 및 그의 조립방법 - Google Patents

전기식 조향장치 및 그의 조립방법 Download PDF

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KR20070109601A
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현명화
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주식회사 만도
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Abstract

본 발명은 클립삽입구조, 클립볼트구조, 클립탄발구조 중 어느 하나에 의해서, 사용경과에 따라 증가되는 웜기어와 웜휠기어간 유격량을 용이하게 조정 및 보정할 수 있고, 조립성, 작업성 및 생산성을 극대화시킬 수 있는 전기식 조향장치 및 그의 조립방법을 제공하는데 있다.
본 발명의 전기식 조향장치는 전동 모터(100), 웜기어(203), 웜휠기어(204)가 설치된 기어박스 하우징(200)을 구비하되, 기어박스 하우징(200)에 조립된 제1베어링(210)의 장착을 위한 베어링 안착 공간(207)의 아래쪽을 기준으로, 상기 기어박스 하우징(200)의 폭방향을 따라 관통하게 형성되어서 상기 베어링 안착 공간(207)과 연결된 클립 체결구멍(270)과; 상기 클립 체결구멍(270)에 끼워져서 상기 제1베어링(210)을 탄성력으로 지지하여 기어 마모에 따른 유격량을 보정하는 클립(310, 320, 330, 330')을 포함하고, 상기 클립 체결구멍을 빠져나온 상기 클립의 하부 끝단부(319)를 꺾어서 상기 클립(310, 320, 330, 330')이 상기 기어박스 하우징(200)에 고정되어 있다.
웜기어, 웜휠기어, 조향장치, 유격량, 전동 모터, 베어링, 클립

Description

전기식 조향장치 및 그의 조립방법{ELECTRICAL POWER STEERING APPARATUS AND ASSEMBLING METHOD THEREOF}
도 1은 종래 기술에 따른 전기 구동식 조향장치의 단면도,
도 2는 본 발명의 제1실시예에 따른 전기식 조향장치 및 그의 조립방법을 설명하기 위한 단면도,
도 3은 도 2에 도시된 제1클립을 설명하기 위한 사시도,
도 4는 도 2에 도시된 제1클립의 작동원리를 설명하기 위한 단면도,
도 5는 도 2에 도시된 원 C의 확대 단면도,
도 6은 본 발명의 제2실시예에 따른 전기식 조향장치의 중요부위를 확대한 단면도,
도 7은 도 6에 도시된 제2클립 및 조임볼트의 결합관계 및 작동관계를 설명하기 위한 단면도,
도 8은 본 발명의 제3실시예에 따른 전기식 조향장치에 사용된 제3클립을 설명하기 위한 사시도,
도 9는 도 8에 도시된 제3클립의 응용예를 설명하기 위한 사시도,
도 10은 도 8에 도시된 제3클립의 결합관계 및 작동관계를 설명하기 위한 단면도.
<도면의 주요부분에 대한 부호의 설명>
100 : 전동 모터 200 : 기어박스 하우징
203 : 웜기어 203a : 제1샤프트부
203b : 제2샤프트부 204 : 웜휠기어
207 : 베어링 안착 공간 210 : 제1베어링
220 : 제2베어링 270 : 클립 체결구멍
280 : 조임볼트 310, 320, 330, 330' : 클립(clip)
본 발명은 전기식 조향장치 및 그의 조립방법에 관한 것으로, 더욱 상세하게는, 자동차에 장착된 핸들의 조향력 또는 조타력 조절에 사용되는 전기식 조향장치 및 그의 조립방법에 관한 것이다.
일반적으로, 조향장치에 해당하는 파워스티어링(Power steering)은 대부분의 경우, 엔진 동력에 의한 유압을 이용하여 운전자의 조작력 또는 조타력을 경감시켜주는 역할을 수행해 오고 있다.
최근에는 기존의 엔진의 동력을 이용한 유압식보다 좀더 환경 친화적이고, 경제적인 측면에서도 유리한 전기력을 이용하여 회전력을 발생시키는 전동 모터를 이용하여 동력을 얻는 전기식 조향장치, 즉 EPS(Electrical Power Steering or Electronic Control Power Steering)가 경차 및 소형차를 중심으로 대형 차종까지 확산되어 가는 추세에 있다.
EPS의 이해를 돕기 위해 C-EPS의 구성을 기준으로 종래 기술을 살펴보고자 한다. 종래 기술에 따른 전기식 조향장치는 도 1에 도시된 바와 같이, 모터플랜지(16)에 장착되어서 조력을 제공하는 조향 보조용 전동 모터(17)와; 감속기어 케이싱 내부에 장착되고 상기 전동 모터(17)의 회전축과 축커플러(11)를 통해 축결합된 샤프트(5a, 5b)를 갖는 웜기어(5 : worm gear)와; 이런 웜기어(5)와 기어결합되고 축심 위치에 토션바(2)를 삽입시킨 출력샤프트(3)를 갖는 웜휠기어(4 : worm wheel gear)와; 토크센서와, 포텐시오미터와, 하네스(harness)와, 컨볼류트 튜브(convolute tube) 등으로 이루어져 있다.
웜감속기구조 또는 웜기어결합구조에 의해서, 웜기어(5)와 웜휠기어(4)는 이들의 샤프트(5a, 5b, 3)의 축방향을 서로 직각이 되도록 배치한 상태에서 각각의 톱니가 맞물리도록 결합되어 있다. 이때, 웜기어(5)는 한 줄 또는 여러 줄의 나사 모양의 비틀린 톱니를 갖고 있고, 이런 톱니에 대응하는 웜휠기어(2)는 원통형 또는 장고형 톱니를 갖고 있어서, 감속기어와 같이 1/수십 또는 1/100에 달하는 감속비를 갖게 된다.
웜기어(5)와 웜휠기어(4)는 가동부품(可動部品)에 해당하는 것으로서, 샤프트(5a, 5b, 3)의 축방향간 사이 거리(H)를 유지하고 있다. 웜기어(5)와 웜휠기어(4)에서 각각의 톱니가 맞물려 있는 곳에는 일종의 백래시(backlash)와 같은 유격량(B)이 존재한다.
백래시(B)와 같은 유격량은 해당 톱니의 피치면 또는 이끝면 사이의 기하공차(geometric tolerance)로서, 진동, 소음 등과 같은 잡음 품질에 중대한 영향을 미치는 요소이고, 전동식 조향장치의 사용경과에 따라 증가되는 경향이 있다.
웜기어(5)의 일측에 위치한 샤프트(5a)는 부싱 형상의 탄성부(13)에 삽입되어 있다.
탄성부(13)는 외륜(12a)과 내륜(12b) 및 복수개의 볼(12c)로 이루어진 볼베어링(12)과 체결되어 있되, 이때 내륜(12b)의 내경에 삽입되어 있다.
볼베어링(12)의 내륜(12b)은 탄성부(13)의 외측면에 접촉되고, 외륜(12a)은 감속기어 케이싱의 베어링 장착구멍(14)에 접촉되어 있다.
베어링 장착구멍(14)의 바깥쪽 주변을 기준으로 감속기어 케이싱에는 나사구멍(15)이 형성되어 있다. 이런 나사구멍(15)에는 나사링(18)이 결합되어 볼베어링(12)의 외륜(12a)을 나사결합에 의해 압착시키고 있다.
여기서, 외륜(12a)은 디스크 형상부의 외측에 튜브 형상의 외벽을 형성하고 있고, 디스크 형상부의 축심에 축커플러 통과 구멍을 형성하고 있다. 이런 연유로, 외륜(12a)의 내부측 공간에 웜기어(5)의 샤프트(5a, 5b)의 축방향을 따라 간격 공간(A)이 존재한다.
한편, 웜기어(5)의 타측에 위치한 샤프트(5b)는 슬라이딩 베어링(10)을 개재한 상태로 푸싱부(9)에 삽입되어 있다.
푸싱부(9)는 웜기어(5)의 샤프트(5a, 5b)의 축방향에 수직한 방향으로 형성된 가이드구멍(19)에 장착되어 있다.
푸싱부(9)의 상부측 내부 공간에는 탄성체(8)와 탄성판(7)이 장착되어 있다.
탄성판(7)의 상부에는 나사결합에 의해 상하로 이동 가능하도록 결합된 가동나사(6)가 결합되어 있다.
가동나사(6)의 나사회전은 탄성판(7) 및 탄성체(8)를 상하방향으로 움직이는 가압력을 발생시킨다.
이런 가압력은 웜기어(5)의 일측에 위치한 샤프트(5a)를 중심점으로 하여 웜기어(5)의 타측에 위치한 샤프트(5b)를 움직여서, 결국 웜기어(5)와 웜휠기어(4) 사이의 유격량을 조절하는데 사용된다.
즉, 종래 기술에 따른 전기식 조향장치는 유격량을 보상하기 위하여 웜기어(5)에 결합된 탄성판(7), 탄성체(8), 탄성부(13) 등과 같은 탄성 수단을 이용하여 힘을 가하는 유격량 보정 구성을 갖고 있다.
그러나, 종래 기술에 따른 전기식 조향장치의 유격량 보정 구조는 탄성 수단 또는 일부 베어링이 감속기어 케이싱에 구속되어 있지 않는 치명적인 단점을 갖고 있다.
예컨대, 탄성 수단의 탄성부(13)는 웜기어(5)의 샤프트(5a, 5b)의 직경방향으로 볼베어링(12)에 의해 구속되어 있을지언정, 웜기어(5)의 샤프트(5a, 5b)의 축방향으로 간격 공간(A)과 같이 구속되어 있지 않기 때문에, 탄성부(13)에서 공진이 발생될 수 있고, 이로 인하여 웜기어(5)와 웜휠기어(4) 피치면 또는 이끝면 사이에서 진동 및 소음이 발생될 수 있다.
공진이란 물체마다 가지고 있는 고유진동수와 같은 진동수를 가진 파가 외부 에서 가해진 때 그 진동수에 맞추어서 물체가 진동하게 되는 것으로서, 공진에 의해 물체마다 진동할 수 있는 진폭의 한계를 넘어설 경우, 그 물체를 파괴시킬 수 있는 것을 의미한다.
이런 연유로, 종래 기술에 따른 전기식 조향장치는 그의 작동 전에 웜감속기구조가 유격량을 보정하였더라도, 작동 중에 웜감속기구조에서 진동 및 소음이 발생될 수 있어 진동 및 소음에 취약한 구조를 갖고 있는 단점이 있다.
또한, 종래 기술에 따른 전기식 조향장치는 가동나사(6), 탄성판(7), 탄성체(8), 푸싱부(9), 슬라이딩 베어링(10)을 가이드구멍(19)을 통해 장착시킴과 함께, 웜기어(5)의 샤프트(5b)를 슬라이딩 베어링(10)에 결합시켜야 하는 등과 같은 복잡한 복수개의 부가 구성요소들의 결합 구조를 갖고 있어서, 조립이 매우 불편하고 상대적으로 작업시간이 많이 걸리는 단점이 있다.
또한, 종래 기술에 따른 전기식 조향장치는 가동나사(6)를 회전시키기 위해, 가동나사(6)의 헤더부위가 감속기어 케이싱의 외부로 크게 돌출되는 구조를 갖고 있어서, 전체적으로 전기식 조향장치의 레이아웃을 확장시켜서, 전기식 조향장치를 자동차에 장착시 공간 활용도가 상대적으로 떨어지는 단점을 갖고 있다.
또한, 종래 기술에 따른 전기식 조향장치는 가동나사(6)용 보조 너트(6a)를 더 구비하여야 하며, 감속기어 케이싱에서 가동나사(6)를 고정된 상태로 유지시키기 위해서는, 가동나사(6)를 회전시키지 않으면서 별도의 보조 너트(6a)를 회전시켜야 하므로, 결국 유격량 조정 후 가동나사(6) 고정시에 조립 작업상의 불편함과 복잡성이 존재한다.
이와 같은 문제점을 해결하기 위해 안출한 본 발명의 목적은 클립삽입구조, 클립볼트구조, 클립탄발구조 중 어느 하나에 의해서, 사용경과에 따라 증가되는 웜기어와 웜휠기어간 유격량을 용이하게 조정 및 보정할 수 있고, 조립성, 작업성 및 생산성을 극대화시킬 수 있는 전기식 조향장치 및 그의 조립방법을 제공하는데 있다.
앞서 설명한 바와 같은 본 발명의 목적은 전동 모터로부터 회전력을 전달받는 웜기어가 설치되는 웜기어 장착부와 웜휠기어가 설치되는 웜휠기어 장착부를 갖는 기어박스 하우징을 구비한 전기식 조향장치에 있어서, 제1샤프트부와 웜기어부 및 제2샤프트부를 포함하며 상기 웜기어 장착부에 장착되는 웜기어와; 상기 웜기어부에 형성된 웜기어에 치합하며 상기 웜휠기어 장착부에 장착되는 웜휠기어와; 상기 제1샤프트부에 결합되되 상기 기어박스 하우징 내에서 이동 가능하게 배치되는 제1베어링과; 상기 제2샤프트부에 결합되되 상기 기어박스 하우징에 대해 고정 배치되는 제2베어링과; 상기 기어박스 하우징에 형성된 클립 체결구멍에 착탈 가능하게 결합되며, 상기 웜기어와 상기 웜휠기어의 마모를 보상하도록 상기 제1베어링을 상기 웜휠기어 측으로 부양시키는 방향으로 상기 제1베어링을 탄성 지지하는 클립을 포함하는 전기식 조향장치에 의해 달성된다.
또한, 본 발명의 다른 목적은 전동 모터로부터 회전력을 전달받는 웜기어가 설치된 웜기어 장착부와 웜휠기어가 설치된 웜휠기어 장착부를 갖는 기어박스 하우징을 구비한 전기식 조향장치의 조립방법에 있어서, 제1샤프트부와 웜기어부 및 제2샤프트부를 포함한 상기 웜기어를 상기 웜기어 장착부에 장착하고, 상기 웜휠기어를 웜기어부에 형성된 웜기어에 치합되도록 상기 웜휠기어 장착부에 장착하고, 제1베어링을 상기 제1샤프트부에 결합하여 상기 기어박스 하우징 내에서 이동 가능하게 배치하고, 제2베어링을 상기 제2샤프트부에 결합하여 상기 기어박스 하우징에 대해 고정 배치하고, 상기 웜기어와 상기 웜휠기어의 마모를 보상하도록 상기 제1베어링을 상기 웜휠기어 측으로 부양시키는 방향으로 상기 제1베어링을 탄성 지지하도록, 클립을 상기 기어박스 하우징에 형성된 클립 체결구멍에 착탈 가능하게 결합하는 것을 특징으로 하는 전기식 조향장치의 조립방법에 의해 달성된다.
본 발명에 따른 전기식 조향장치는 도시되어 있지 않은 EPS용 컨트롤러에 의해 제어되는 기타 부품들이 통상의 구성요소와 동일하므로, 사용자가 핸들을 조작할 경우 토크센서가 핸들 조작에 대응한 값을 인식하고, 그에 상응하는 제어를 수행하여 전동 모터의 회전축에게 상기 제어 수행 결과에 대응한 전류 및 전압을 공급하도록 되어 있는 상세한 구성 및 결합관계는 본 발명의 상세한 설명에서 생략된다.
본 발명에서 언급된 클립은 종류 및 형상별로 차이점을 갖는 제1클립, 제2클립, 제3클립 또는 응용예에 따른 제3클립을 의미하고, 이 외에도 본 발명의 기술적 사상과 동일한 형식의 클립 내지 클립 구조를 의미할 수 있다.
이하, 본 발명의 바람직한 실시예들을 첨부 도면을 참조하여 설명한다.
제1실시예
첨부 도면에서, 도 2는 본 발명의 제1실시예에 따른 전기식 조향장치 및 그의 조립방법을 설명하기 위한 단면도이고, 도 3은 도 2에 도시된 제1클립을 설명하기 위한 사시도이다. 또한, 도 4는 도 2에 도시된 제1클립의 작동원리를 설명하기 위한 단면도이고, 도 5는 도 2에 도시된 원 C의 확대 단면도이다.
먼저, 도 2에 도시된 바와 같이, 본 발명의 전기식 조향장치는 전동 모터(100)로부터 회전력을 전달받아 감속비에 대응한 조타력을 전달할 수 있도록 웜기어 장착부(201)와 웜휠기어 장착부(202)를 갖는 기어박스 하우징(200)과; 상기 웜기어 장착부(201)에 설치된 웜기어(203)와; 상기 웜휠기어 장착부(202)에 설치되어 상기 웜기어(203)와 기어 결합된 웜휠기어(204)를 갖는다.
기어박스 하우징(200)의 타측(도 2에서, 좌측)에는 전동 모터(100)를 장착하기 위한 모터플랜지(204)가 형성되어 있고, 그의 안쪽으로 고정링 나사구멍(205)이 형성되어 있다.
고정링 나사구멍(205)의 안쪽에 해당하는 웜기어 장착부(201)의 타측에는 제2베어링(220)이 안치되어 있고, 베어링 고정링(206)이 고정링 나사구멍(205)에 나사결합되어서 상기 제2베어링(220)의 외륜을 기어박스 하우징(200)에 구속시키도록 되어 있다.
여기서, 제2베어링(220)은 자동조심형 베어링(self-aligning type bearings) 인 것이 바람직하다. 예를 들어, 제2베어링(220)에 해당하는 자동조심형 베어링은 자동조심 볼베어링(self-aligning ball bearings), 자동조심 롤러베어링(spherical roller bearings) 등에서 선택된 어느 하나가 될 수 있고, 이외에도 어떠한 베어링이 자동조심 기능을 갖는 경우 본 발명에 적용 및 사용 가능하다.
한편, 웜기어 장착부(201) 근처로서 전동 모터(100)의 반대쪽에 해당하는 기어박스 하우징(200)의 일측(도 2에서, 우측)에는 제1베어링(210)용 베어링 안착 공간(207)이 형성되어 있다.
제1베어링(210)의 내륜에는 웜기어(203)의 일측 끝단에 형성된 제1샤프트부(203a)가 조립되며, 제2베어링(220)의 내륜에는 웜기어(203)의 타측 끝단에 형성된 제2샤프트부(203b)가 조립된다.
베어링 안착 공간(207)은 기어박스 하우징(200)의 일측 단면(209)에 의해 밀폐되어 있는 것으로서, 제1베어링(210)의 외륜의 외경 크기보다 상대적으로 크게 형성되어 있다.
더욱 상세하게, 베어링 안착 공간(207)의 내경은 제1베어링(210)의 외륜의 외경 크기, 미리 예상한 기어 마모에 의한 마모 간격 크기(d)(도 5참조), 제1클립(310)을 비롯하여 하기에 설명할 제2, 제3클립 중 어느 하나의 상하 방향 두께, 소정의 조립 공차를 더한 값을 기준으로 정해진다.
베어링 안착 공간(207)은 원형 홈의 형상을 갖는 것으로서, 홈의 깊이 방향으로 기어박스 하우징(200)의 일측 단면(209)에 연접하는 곳에 지지턱(208)을 형성하고 있는 것이 바람직하다.
베어링 안착 공간(207)의 아래쪽을 기준으로 기어박스 하우징(200)에는 베어링 안착 공간(207)과 연결된 일자형 클립 체결구멍(270)이 기어박스 하우징(200)의 폭방향을 따라 관통하게 형성되어 있다.
클립 체결구멍(270)에는 웜기어(203)와 웜휠기어(204)의 사용경과에 따라 발생되는 유격량을 조절하기 위한 클립삽입구조의 제1클립(310)이 삽입되어 있다.
제1클립(310)은 핀 단면형상, 판 단면형상, 봉 단면형상, 와이어 단면형상 중 어느 하나의 단면형상을 갖는 것으로서, 클립 체결구멍(270)에 삽입 가능한 폭과 두께를 갖는 탄성체를 'U'자 형상 또는 기타 절곡 가능한 모든 형상 등을 포함한 절곡 형상으로 절곡시켜 탄성한계 범위 내에서 탄성력에 의해 웜기어(203)와 웜휠기어(204) 사이에 발생되는 기어 마모에 의한 유격량 또는 마모 간격 크기(d)를 감소시켜주는 역할을 담당한다.
본 발명의 전기식 조향장치의 조립방법은 통상적인 전기식 조향장치의 조립과정을 수행 후, 단순히 제1클립(310)을 클립 체결구멍(270)의 입구를 통해 삽입하고, 클립 체결구멍(270)의 출구를 통해 빠져나온 하기에 설명할 제1클립(310)의 하부 끝단부(319)를 꺾어 고정하는 매우 단순한 조립방법이다.
도 3에 도시된 바와 같이, 제1클립(310)은 일측 끝단에서 수평하게 연장된 상부 끝단부(311)와; 상기 상부 끝단부(311)로부터 반 타원 단면 형상을 갖도록 연장된 받침부(312)와; 상기 받침부(312)로부터 수평하게 연장된 연결부(313)와; 상기 연결부(313)에서 절곡되어 걸림턱(315, 316)을 위쪽과 아래쪽에 형성한 절곡부(314)와; 상기 절곡부(314)로부터 제1클립(310)의 상부쪽 부위보다 상대적으로 더 길게 연장된 하부 수평부(317)와; 하부 수평부(317)의 꺾임선(318)의 바깥쪽에 형성된 하부 끝단부(319)로 이루어져 있다.
제1클립(310)은 통상의 탄성 클립과 대동소이한 재질로 제작되어 있으며, 받침부(312)의 곡면 형상이 앞서 언급한 제1베어링의 외륜의 원주율과 대등한 것이 바람직하다.
제1클립(310)은 탄성력을 발생시킬 수 있도록 하부 수평부(317)를 기준으로 제1클립(310)의 상부쪽 부위가 경사진 형상을 갖도록 제작된다.
도 4에 도시된 바와 같이, 제1클립(310)은 앞서 설명한 기어박스 하우징의 클립 체결구멍에 체결되도록, 거의 일자형에 가깝게 압착되어, 탄성력(f)을 갖는다.
제1클립(310)의 탄성력(f)은 원래 상태로 되돌아가려는 일종의 복원력으로서, 본 발명의 전기식 조향장치의 사용경과에 따라 웜기어와 웜휠기어의 사이에 기어 마모에 의해 형성된 유격량을 감소시키는 힘을 의미한다.
이를 위해, 제1클립(310) 및 이하에 설명될 클립들은 이들이 사용될 제1베어링 및 해당 조립 구성(예 : 웜기어)의 중량 내지 중력, 제1베어링의 상하 이동 내지 웜기어의 비틀림 이동에 따른 마찰력, 등을 실험에 의해 파악 한 후, 그 실험 결과에 대응한 상하 원주 방향 이동 거리(s)와 탄성력(f)을 갖도록 제작하여, 해당 타입의 전기식 조향장치의 기어 마모에 대응한 유격량을 보정할 수 있는 되어 있다.
도 5의 원 C를 통해 확대 도시된 바와 같이, 제1클립(310)은 압착된 상태로 기어박스 하우징(200)의 클립 체결구멍(270)의 입구에 삽입된 후, 클립 체결구멍(270)의 출구로 빠져나온 하부 끝단부(319)를 기어박스 하우징(200)의 표면쪽으로 꺾여져서(r), 클립 체결구멍(270)에 장착된다.
이때, 제1클립(310)의 절곡부(314) 및 상, 하부에 걸림턱(315, 316)은 클립 체결구멍(270)의 입구에서 스토퍼와 같은 역할을 담당하여, 상기 꺾여진 하부 끝단부(319)와 함께 안정되게 제1클립(310)의 장착 상태를 유지시켜 준다.
이런 제1클립(310)의 받침부(312)는 제1클립(310)의 탄성력(f)을 제1베어링(210)에 작용하게 된다.
이때, 받침부(312)는 그의 곡면 형상적 특징에 의해서, 제1베어링(210)의 외륜의 원주율에 밀착하면서, 제1베어링(210)의 내륜에 조립된 웜기어의 제1샤프트부(203a)에게 탄성력(f)을 작용시킨다.
이때, 제1클립(310)의 상부 끝단부(311)와 클립 체결구멍(270)의 내표면 사이에는 상기 마모 간격 크기(d)만큼의 간격이 유지되어 있으므로, 제1클립(310)의 받침부(312)가 상향으로 움직일 수 있다.
따라서, 제1클립(310)의 받침부(312)의 탄성력(f)은 최초 조립시나 사용경과 전에는 웜기어 및 웜휠기어가 최초의 적정 백래시, 즉 적정 유격량을 유지할 때, 제1베어링(210)과 제1베어링(210)에 조립된 웜기어(203)의 제1샤프트부(203a)를 지지하는 역할을 수행하다가, 사용경과 후 웜기어 및 웜휠기어가 기어 마모를 일으켜서 발생될 마모 간격 크기(d)만큼 상향으로 들어올리는 역할을 담당하여, 결과적으로, 기어 마모에 의한 마모 간격 크기(d)가 발생된 만큼 웜기어와 웜휠기어의 유격 량을 보상할 수 있게 된다.
이런 제1클립(310)은 단순하게 클립 체결구멍(270)에 삽입 방식으로 조립되므로, 종래 기술과 같이 복잡한 복수개의 부가 구성요소들의 결합 구조를 갖고 있지 않으므로, 조립이 용이하고, 작업성 및 생산성을 극대화시킬 수 있는 특징을 갖게 된다.
또한, 제1클립(310)은 재질 또는 탄성계수 등을 변경시켜 다양한 크기의 탄성력(f)을 작용시킬 수 있게 복수개로 이루어진 하나의 세트로 구성될 수 있으며, 이 경우, 마모 유격에 대응하게 작업자가 손쉽게 제1클립(310)을 선택 조립하여, 정확한 유격량 보정을 수행할 수 있게 해준다.
제2실시예
이 실시예에서 설명하는 본 발명의 전기식 조향장치 및 그의 조립방법은 클립볼트구조의 제2클립 및 조임볼트를 클립 체결구멍에 조립시켜 웜기어와 웜휠기어 사이의 마모 유격을 조정하는 것을 제외하는 제1실시예와 동일하다. 그러므로, 도 2 내지 도 7에서 동일하거나 대응하는 구성요소에 대해서는 동일하거나 유사한 도면부호가 부여될 것이며, 이것들에 대한 설명은 여기에서 생략될 것이다.
도면에서, 도 6은 본 발명의 제2실시예에 따른 전기식 조향장치의 중요부위를 확대한 단면도이고, 도 7은 도 6에 도시된 제2클립 및 조임볼트의 결합관계 및 작동관계를 설명하기 위한 단면도이다.
먼저, 도 6에 도시된 바와 같이, 제2클립(320)은 기어박스 하우징(200)의 클 립 체결구멍(270)에 삽입된다.
제2클립(320)은 앞서 설명한 제1클립의 구성, 즉 상부 끝단부(311), 받침부(312), 연결부(313), 걸림턱(315, 316)을 갖는 절곡부(314), 하부 수평부(317), 하부 끝단부(319)와 같이 유사한 구성을 갖되, 상부 끝단부(311)가 하부 끝단부(319)에 비해 거의 대등한 길이를 갖도록 클립 체결구멍(270)의 출구(271)의 외부까지 연장되어 있다.
또한, 클립 체결구멍(270)은 그의 입구에 비해 출구(271)의 내부 단면이 구멍 방향을 따라 확장되는 확관 형상을 갖고 있는 것이 바람직하다.
클립 체결구멍(270)의 출구(271)의 확관 형상에 의해서, 조임볼트(280)는 제2클립(320)의 상부 끝단부(311)와 하부 끝단부(319)의 사이 공간을 통해 삽입 및 나사결합될 수 있다.
조임볼트(280)는 볼트 헤드(281)와 경사형 나사부(282) 및 가압단부(283)를 길이 방향을 따라 순차적으로 일체형을 갖도록 형성한 것으로서, 경사형 나사부(282)의 나사 조임에 따라 제2클립(320)의 상부 끝단부(311)와 하부 끝단부(319)를 벌리면서, 상부 끝단부(311) 및 하부 끝단부(319)의 일측 부위를 클립 체결구멍(270)의 확관 형상의 출구(271)의 내표면에 밀착시키고, 또한 상부 끝단부(311) 및 하부 끝단부(319)의 일측 부위를의 타측 부위를 꺾어 출구(271)의 외측면 쪽으로 가압시키는 역할을 담당한다.
특히, 도 7에 도시된 바와 같이, 조임볼트(280)는 나사 조임에 따라 클립 체결구멍(270) 내부로 진입하게 되고, 그 진입량에 비례하게 조임볼트(280)의 가압단 부(283)가 제2클립(320)의 반 타원 단면 형상의 받침부(312) 아래쪽을 가압하게 된다.
그 결과적으로 제2클립(320)의 받침부(312)는 상향으로 더 이동하여 제1베어링(210)을 밀어 올릴 수 있게 된다.
따라서, 조임볼트(280)의 나사 조임량을 조정함에 따라, 웜기어와 웜휠기어 사이의 마모 간격 크기(d)를 적절히 조절하여, 웜기어와 웜휠기어의 유격량을 더욱 정밀하게 보상하거나 상황에 맞게 조절할 수 있고, 제2클립(320)을 더욱 안정되게 클립 체결구멍(270)에 결속시킬 수 있는 역할을 담당할 수 있다.
제3실시예
이 실시예에서 설명하는 본 발명의 전기식 조향장치 및 그의 조립방법은 클립탄발구조의 제3클립 내지 그의 응용예를 클립 체결구멍에 체결하는 것을 제외하는 제1, 제2실시예와 동일하다. 그러므로, 도 2 내지 도 10에서 동일하거나 대응하는 구성요소에 대해서는 동일하거나 유사한 도면부호가 부여될 것이며, 이것들에 대한 설명은 여기에서 생략될 것이다.
도면에서, 도 8은 본 발명의 제3실시예에 따른 전기식 조향장치에 사용된 제3클립을 설명하기 위한 사시도이고, 도 9는 도 8에 도시된 제3클립의 응용예를 설명하기 위한 사시도이며, 도 10은 도 8에 도시된 제3클립의 결합관계 및 작동관계를 설명하기 위한 단면도이다.
도 8에 도시된 바와 같이, 본 발명에 사용될 제3클립(330)은 일측 끝단에서 수평하게 연장된 상부 끝단부(311)와; 상기 상부 끝단부(311)로부터 하향 곡면의 반 타원 단면형상을 갖도록 연장된 복수개의 받침부(312a, 312b)와; 상기 복수개의 받침부(312a, 312b)의 사이에서 배치된 것으로서 양측의 슬릿(slit)의 폭만큼 간격을 유지한 상태로 상부 끝단부(311)와 연결부(313) 사이를 일체형으로 일자 형상을 갖도록 형성된 장력 유지부(312c)와; 상기 연결부(313)에서 절곡되어 걸림턱(315, 316)을 위쪽과 아래쪽에 형성한 절곡부(314)와; 상기 절곡부(314)로부터 제1클립(310)의 상부쪽 부위보다 상대적으로 더 길게 연장된 하부 수평부(317)와; 하부 수평부(317)의 꺾임선(318)의 바깥쪽에 형성된 하부 끝단부(319)로 이루어져 있다.
장력 유지부(312c)의 길이에 비해 반원 단면 형상의 받침부(312a, 312b) 각각의 길이가 상대적으로 길게 형성되어 있으므로, 받침부(312a, 312b)는 아래쪽에서 위쪽으로 소정 크기의 외력을 받을 경우, 하향 곡면의 반 타원 단면형상이 상기 외력에 대응한 탄발, 즉 탄성 반발력에 의해 상향 곡면의 반 타원 단면형상으로 변형 내지 돌기된다.
이런 의미에서, 제3클립(330)은 절곡부(314)를 통해 기본적으로 탄성력을 발생시킬 수 있고, 또한 받침부(312a, 312b)와 장력 유지부(312c)에 의해 탄성 반발력을 발생시킬 수 있으므로, 탄성 반발력 구조를 지칭하는 탄발구조를 갖는다고 할 수 있다.
이런 제3클립(330)은 받침부(312a, 312b)와 절곡부(314)의 탄성력으로 기어 마모에 따른 유격량을 보정하면서 제1베어링(210)을 지지하게 된다.
이런 탄발구조는 도 9에 도시된 바와 같이, 응용예에 따른 제3클립(330')으 로 설계 변경될 수 있다.
응용예에 따른 제3클립(330')은 앞서 설명한 기본형 제3클립(330)에 비해, 하향 곡면의 반 타원 단면형상을 갖도록 연장된 단일 받침부(312a)와; 상기 단일 받침부(312a)의 양측에서 슬릿(slit)의 폭만큼 간격을 유지한 상태로 상부 끝단부(311)와 연결부(313) 사이를 일체형으로 일자 형상을 갖도록 형성된 복수개의 장력 유지부(312c, 312d)를 제외하고는, 제3클립(330)과 동일한 구성을 갖는다.
도 10에 도시된 바와 같이, 제3클립(330, 330')은 앞서 설명한 조립방법과 같이 기어박스 하우징(200)의 클립 체결구멍(270)에 삽입된 후, 하부 끝단부(319)를 꺾어 고정하거나, 별도의 조임볼트에 의해 고정될 수 있다.
특히, 클립 체결구멍(270)에 삽입시, 제3클립(330, 330')의 받침부(312a, 312b)가 제3클립(330, 330')의 하부 수평부(317)쪽으로 압착되고, 이런 압착력은 받침부(312a, 312b)의 하향 곡면의 반 타원 단면형상을 상향 곡면의 반 타원 단면형상으로 변형시키는 외력으로 작용한다.
이렇게 변형 또는 돌기될 수 있는 제3클립(330, 330')의 받침부(312a, 312b)는 기어 마모에 따라 베어링 안착 공간(207) 내에서 제1베어링(210)을 들어 올리게 되어서, 앞서 설명한 바와 같이, 제1베어링(210)에 결합된 제1샤프트부(203a)를 포함한 웜기어와 웜휠기어 사이의 기어 마모에 의한 유격량을 보상할 수 있게 된다.
이상, 앞서 설명한 바와 같이 구성된 본 발명의 전기식 조향장치는 제1, 제 2, 제3클립 중 어느 하나, 또는 세트화된 제1클립들 중 어느 하나를 클립 체결구멍에 끼워 사용함에 따라, 사용경과 후의 웜기어와 웜휠기어의 기어 마모에 따른 유격량을 매우 용이하게 보상할 수 있는 장점이 있다.
또한, 본 발명의 전기식 조향장치 및 그의 조립방법은 조임볼트의 부가 사용에 따라 더욱 정밀하게 유격량을 조절할 수 있고, 안정적으로 제2클립 등을 고정할 수 있는 장점이 있다.
또한, 본 발명의 전기식 조향장치는 제3클립의 탄발구조에 의해 더욱 얇은 클립 체결구멍을 형성시킬 수 있어서 기어박스 하우징의 벽두께를 두껍게 할 필요가 없고, 또한, 받침부가 상향으로 돌기됨에 따라 기어 마모량에 대응하게 웜기어와 웜휠기어간 유격량을 조절할 수 있는 장점이 있다.
또한, 본 발명의 전기식 조향장치의 조립방법은 기존 기어박스 하우징에서 베어링 안착 공간의 하부를 관통하게 형성한 클립 체결구멍만을 형성한 후, 그 곳에 제1, 제2, 제3클립 중 어느 하나를 삽입 후 하부 끝단부를 꺾어 고정하거나 조임볼트를 이용하여 체결할 수 있는 심플한 조립방식이므로, 조립성, 작업성 및 생산성을 극대화시킬 수 있는 이점이 있다.
아울러 본 발명의 바람직한 실시예들은 예시의 목적을 위해 개시된 것이며, 당업자라면 본 발명의 사상과 범위 안에서 다양한 수정, 변경, 부가 등이 가능할 것이며, 이러한 수정 변경 등은 이하의 특허청구의 범위에 속하는 것으로 보아야 할 것이다.

Claims (10)

  1. 전동 모터로부터 회전력을 전달받는 웜기어가 설치되는 웜기어 장착부와 웜휠기어가 설치되는 웜휠기어 장착부를 갖는 기어박스 하우징을 구비한 전기식 조향장치에 있어서,
    제1샤프트부와 웜기어부 및 제2샤프트부를 포함하며 상기 웜기어 장착부에 장착되는 웜기어와;
    상기 웜기어부에 형성된 웜기어에 치합하며 상기 웜휠기어 장착부에 장착되는 웜휠기어와;
    상기 제1샤프트부에 결합되되 상기 기어박스 하우징 내에서 이동 가능하게 배치되는 제1베어링과;
    상기 제2샤프트부에 결합되되 상기 기어박스 하우징에 대해 고정 배치되는 제2베어링과;
    상기 기어박스 하우징에 형성된 클립 체결구멍에 착탈 가능하게 결합되며, 상기 웜기어와 상기 웜휠기어의 마모를 보상하도록 상기 제1베어링을 상기 웜휠기어 측으로 부양시키는 방향으로 상기 제1베어링을 탄성 지지하는 클립을 포함하는 전기식 조향장치.
  2. 제1항에 있어서,
    상기 클립은 상기 클립 체결구멍에 끼워져서 상기 제1베어링을 탄성력으로 지지하여 기어 마모에 따른 유격량을 보정하도록 클립삽입구조, 클립볼트구조, 클립탄발구조 중 어느 하나의 구조를 갖는 것을 특징으로 하는 전기식 조향장치.
  3. 제1항에 있어서,
    상기 클립은 상기 클립 체결구멍을 빠져나온 상기 클립의 하부 끝단부를 꺾어서 상기 기어박스 하우징에 고정되어 있는 것을 특징으로 하는 전기식 조향장치.
  4. 제1항에 있어서,
    상기 클립은 핀 단면형상, 판 단면형상, 봉 단면형상, 와이어 단면형상 중 어느 하나의 단면형상을 갖는 것으로서, 상기 클립 체결구멍에 삽입 가능한 폭과 두께를 갖는 탄성체를 절곡 형상으로 절곡시켜 탄성한계 범위 내에서 탄성반발력에 의해 상기 웜기어와 상기 웜휠기어 사이에 발생되는 기어 마모에 의한 마모 간격 크기를 감소시켜주도록 형성된 것을 특징으로 하는 전기식 조향장치.
  5. 제1항에 있어서,
    상기 클립은 일측 끝단에서 수평하게 연장된 상부 끝단부와; 상기 상부 끝단 부로부터 반 타원 단면 형상을 갖도록 연장된 받침부와; 상기 받침부로부터 수평하게 연장된 연결부와; 상기 연결부에서 절곡되어 걸림턱을 위쪽과 아래쪽에 형성한 절곡부와; 상기 절곡부로부터 상기 클립의 상부쪽 부위보다 상대적으로 더 길게 연장된 하부 수평부와; 상기 하부 수평부의 꺾임선의 바깥쪽에 형성된 하부 끝단부를 포함하는 것을 특징으로 하는 전기식 조향장치.
  6. 제5항에 있어서,
    상기 클립은 상기 상부 끝단부가 상기 하부 끝단부에 비해 거의 대등한 길이를 갖도록 클립 체결구멍의 출구의 외부까지 연장되어 있고, 상기 상부 끝단부와 상기 하부 끝단부를 벌리도록 상기 클립 체결구멍에 삽입되는 조임볼트와 체결되는 것을 특징으로 하는 전기식 조향장치.
  7. 제1항에 있어서,
    상기 클립은 일측 끝단에서 수평하게 연장된 상부 끝단부와; 상기 상부 끝단부로부터 하향 곡면의 반 타원 단면형상을 갖도록 연장된 복수개의 받침부와; 상기 복수개의 받침부의 사이에서 배치된 것으로서 양측의 슬릿(slit)의 폭만큼 간격을 유지한 상태로 상기 상부 끝단부와 연결부 사이를 일체형으로 일자 형상을 갖도록 형성된 장력 유지부와; 상기 연결부에서 절곡되어 걸림턱을 위쪽과 아래쪽에 형성 한 절곡부와; 상기 절곡부로부터 상기 클립의 상부쪽 부위보다 상대적으로 더 길게 연장된 하부 수평부와; 상기 하부 수평부의 꺾임선의 바깥쪽에 형성된 하부 끝단부를 포함하는 것을 특징으로 하는 전기식 조향장치.
  8. 제1항에 있어서,
    상기 클립은 일측 끝단에서 수평하게 연장된 상부 끝단부와; 상기 상부 끝단부로부터 하향 곡면의 반 타원 단면형상을 갖도록 연장된 단일 받침부와; 상기 단일 받침부의 양측에서 슬릿(slit)의 폭만큼 간격을 유지한 상태로 상부 끝단부와 연결부 사이를 일체형으로 일자 형상을 갖도록 형성된 복수개의 장력 유지부와; 상기 연결부에서 절곡되어 걸림턱을 위쪽과 아래쪽에 형성한 절곡부와; 상기 절곡부로부터 상기 클립의 상부쪽 부위보다 상대적으로 더 길게 연장된 하부 수평부와; 상기 하부 수평부의 꺾임선의 바깥쪽에 형성된 하부 끝단부를 포함하는 것을 특징으로 하는 전기식 조향장치.
  9. 전동 모터로부터 회전력을 전달받는 웜기어가 설치된 웜기어 장착부와 웜휠기어가 설치된 웜휠기어 장착부를 갖는 기어박스 하우징을 구비한 전기식 조향장치의 조립방법에 있어서,
    제1샤프트부와 웜기어부 및 제2샤프트부를 포함한 상기 웜기어를 상기 웜기 어 장착부에 장착하고, 상기 웜휠기어를 웜기어부에 형성된 웜기어에 치합되도록 상기 웜휠기어 장착부에 장착하고, 제1베어링을 상기 제1샤프트부에 결합하여 상기 기어박스 하우징 내에서 이동 가능하게 배치하고, 제2베어링을 상기 제2샤프트부에 결합하여 상기 기어박스 하우징에 대해 고정 배치하고, 상기 웜기어와 상기 웜휠기어의 마모를 보상하도록 상기 제1베어링을 상기 웜휠기어 측으로 부양시키는 방향으로 상기 제1베어링을 탄성 지지하도록, 클립을 상기 기어박스 하우징에 형성된 클립 체결구멍에 착탈 가능하게 결합하는 것을 특징으로 하는 전기식 조향장치의 조립방법.
  10. 제9항에 있어서,
    상기 클립의 하부 끝단부와 상부 끝단부 사이에 조임볼트를 나사결합시켜, 조임볼트의 가압단부가 상기 클립의 받침부를 밀어 올릴 수 있게 결합시키는 것을 특징으로 하는 전기식 조향장치의 조립방법.
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