KR20080007811A - 차량용 전동 스티어링 장치의 기어 치합 상태 유지장치 - Google Patents

Abstract

본 발명은 차량용 전동 스티어링 장치의 기어 치합 상태 유지장치에 관한 것으로, 베어링 자체 내 유격을 형성하지 않아도 되는 일반적인 베어링을 사용해 컴팩트화 하면서, 베어링을 감싸 고정하는 베어링 하우징을 틸트 방향에 따라 이동 가능하도록 해, 웜축과 웜휠 간 기어이의 마모 정도에 관계없이 기어이 치합 상태가 정확한 물림을 유지함은 물론 래틀(Rattle)소음의 발생도 방지함에 그 목적이 있다.

상기와 같은 목적을 달성하기 위한 본 발명은, 전동 스티어링장치를 이루면서 모터(2)에 의해 회전되는 웜축(3)과, 상기 웜축(3)에 치합되어 조향컬럼을 회전시키는 웜휠(7)간 치합 상태를 조절해 맞물림 상태를 유지하도록 구비된 상기 유격흡수수단(8)이,

모터(2)축 부위에 연결되는 웜축(3)에 내륜이 고정되어 웜축(3)이 회전되도록 하는 지지베어링(9)과, 상기 지지베어링(9)의 외륜을 압입 고정해 하우징(4)에 안착되는 베어링하우징(10) 및 하우징(4)내 압입되면서 베어링하우징(10)이 웜휠(7)쪽으로 이동 가능하도록 베어링하우징(10)에 틈새를 갖고 끼워진 고정핀(11)으로 구성되어진 것을 특징으로 한다.

Description

차량용 전동 스티어링 장치의 기어 치합 상태 유지장치{Gear's teeth contact upkeep typed motor driven power steering system in vehicle}

도 1은 본 발명에 따른 차량용 전동 스티어링 장치의 기어 치합 상태 유지장치의 구성도

도 2는 도 1의 A에서 바라본 본 발명에 따른 기어 치합 상태 유지장치의 상세도

<도면의 주요부분에 대한 부호의 설명>

1 : 구동수단 2 : 모터

3 : 웜축 4,6 : 하우징

5 : 전달수단 7 : 웜휠

8 : 유격흡수수단 9 : 지지베어링

10 : 베어링하우징 10a : 바디

10b : 걸림플랜지 10c : 위치고정보스

11 : 고정핀

본 발명은 차량용 전동 스티어링 장치에 관한 것으로, 보다 상세하게는 조향 조작을 전달하는 웜축과 웜휠간 기어이의 치합 상태를 항상 유지 할 수 있도록 한 차량용 전동 스티어링 장치의 기어 치합 상태 유지장치에 관한 것이다.

일반적으로, 차량의 조타력을 발생하는 파워 스티어링장치는 핸들의 조작력을 가볍고 원활하게 하면서도 신속한 조향이 가능하도록 하기 위해서 유압을 이용하도록 설계되어 작동된다.

이와 같은, 파워 스티어링 장치는 작은 힘으로 조향조작을 할 수 있으며 조향기어비의 조작력에 관계없이 선정할 수 있으며, 노면의 요철에서 오는 충격을 흡수하여 핸들에 전달되는 것을 방지할 수 있는 등의 이점이 있다.

또한, 최근에는 차속센서 및 조향토크센서 등에서 감지한 차량의 운행조건에 따라 전자제어장치(ECU)에서 모터를 구동시켜 저속운행시에는 가볍고 편안한 조향감을 부여하고, 고속운행시에는 무거운 조향감과 더불어 양호한 방향 안정성을 부여하며, 비상상황에서는 급속한 조향이 이루어지도록 하여 운전자에게 최적의 조향 조건을 제공하는 전동식 스티어링 장치를 이용하고 있는 추세이다.

이러한 전동식 스티어링 장치는 통상 EHPS(Electro-hydraulic Power Steering)이나 또는 MDPS(Motor Driven Power Steering)가 있으며, 이중 MDPS 시스템은 펌프에서 유압을 형성하여 파워를 어시스트(assist)하는 유압 시스템과 달리 모터의 회전력으로 조향 파워를 어시스트(assist)하는 구조로서, 동력을 발생하는 모터와 연결된 웜축(Worm-Shaft)이 스티어링샤프트(Steering-Shaft)와 연결되어 있 는 웜휠(Worm Wheel)을 회전 시켜 조향력을 어시스트(assist)하게 된다.

이때, 기어간에 치합되어 회전력을 전달하는 구조에서는 사용 경과에 따라 회전부의 접촉부들간에 마모가 점진적으로 발생하게 되고 특히, 웜축의 축 방향 유격이 증가함으로써 웜과 웜휠이 맞물려 회전하는 부분에서 래틀 노이즈(Rattle Noise)가 필연적으로 유발되며, 이에 따라 이러한 현상을 방지하도록 통상 래틀 스프링(Rattle Spring)을 이용하여 웜축과 웜휠 간의 유격(Gap)을 없애도록 웜축을 웜휠쪽으로 가압하여 주는 유격방지수단이 사용되어진다.

또한, 이와 같은 전동식 스티어링 장치는 일반적으로 틸트(Tilt)장치를 장착하게 되며, 이러한 틸팅(Tilting) 작동 후에는 웜축과 웜휠이 서로 간에 완전하게 맞물려져야 만 정상적인 작동이 이루어짐은 물론이다.

그러나, 조향장치의 작동에 따라 항상 서로 치합되어 작동하는 웜축과 웜휠의 치합의 시간 경과로 인한 기어이 부위 마모 발생은 틸팅 조작 후, 유격방지수단을 이용한 웜축 가압력을 통해서도 웜축과 웜휠 간 기어이 치합 상태가 정확한 물림을 유지하지 못하는 현상이 있게 된다.

이에 따라, 상기 웜축의 회전을 지지하는 베어링의 클리어린스(Clearance)를 이용해 웜축과 웜휠 간 기어이의 마모 정도를 흡수시켜주도록 하지만, 베어링이 갖는 클리어린스도 구조 상 한계가 있을 수밖에 없어 웜축과 웜휠 간 기어이의 마모가 베어링의 클리어린스를 초과하는 경우에는, 웜축과 웜휠 간 기어이 치합 상태가 정확한 물림을 유지하지 못해 진동과 소음을 발생할 수 있게 됨은 물론이다.

이러한, 베어링의 자체적인 한계를 해소하기 위해 자체 내 유격 흡수 정도를 충분히 둔 자동 조심형 베어링을 사용하게 되면, 웜축과 웜휠 간 기어이의 마모가 커지더라도 자동 조심형 베어링 자체적으로 충분히 흡수할 수 있게 되지만, 상기 자동 조심형 베어링은 내부적으로 유격을 크게 형성함에 따라 전체적인 크기를 크게 할 수밖에 없고 이는, 전동식 스티어링 장치와 같이 최대한 컴팩트(Compact)화 시켜 야 하는 경우에는, 웜축과 웜휠로 구성된 장치의 크기를 크게 하지 않는 한 자동 조심형 베어링 자체의 큰 크기에 따라 장착할 수 없는 한계가 있게 된다.

이에 본 발명은 상기와 같은 점을 감안하여 발명된 것으로, 베어링 자체 내 유격이 형성하지 않아도 되는 일반적인 베어링을 사용해 컴팩트화 하면서, 베어링을 감싸 고정하는 베어링 하우징을 틸트 방향에 따라 이동 가능하도록 해, 웜축과 웜휠 간 기어이의 마모 정도에 관계없이 기어이 치합 상태가 정확한 물림을 유지함은 물론 래틀(Rattle)소음의 발생도 방지함에 그 목적이 있다.

상기와 같은 목적을 달성하기 위한 본 발명은, 운전자의 조타력을 회전력으로 변환하는 모터와 함께 회전되는 웜축에 치합되어져 스티어링 컬럼에 연결된 기어박스 작동을 위한 조향 파워를 전달하는 웜휠사이에, 상기 웜축과 웜힐의 유격에 의한 래틀 소음을 방지하도록 유격 발생을 흡수하는 유격흡수수단을 구비한 전동 스티어링 장치에 있어서,

상기 유격흡수수단은 모터축 부위에 연결되는 웜축에 내륜이 고정되어 웜축이 회전되도록 하는 지지베어링과,

상기 지지베어링의 외륜을 압입 고정해 모터를 수용한 하우징에 안착되는 베어링하우징 및

상기 하우징내 압입되면서 베어링하우징이 웜휠쪽으로 이동 가능하도록 베어링하우징에 틈새를 갖고 끼워진 고정핀으로 구성되어진 것을 특징으로 한다.

여기서, 상기 베어링하우징은 중공으로 이루어져 지지베어링의 외륜이 압입되는 바디와, 상기 바디의 일측에서 상대적으로 작은 직경의 중공을 이루도록 돌출되어져 압입된 지지베어링의 측면을 구속하는 걸림플랜지 및 상기 바디의 바깥 측 테두리에서 서로 대향되는 위치에 돌출되어 하우징내 위치를 잡아 고정하는 고정핀이 삽입되는 위치고정보스로 이루어진 것을 특징으로 한다.

이하 본 발명의 실시예를 첨부된 예시도면을 참조로 상세히 설명한다.

도 1은 본 발명에 따른 차량용 전동 스티어링 장치의 기어 치합 상태 유지장치를 도시한 것인바, 본 발명은 전동 스티어링장치가 운전자의 조타력을 모터(2)의 회전력으로 조향 파워를 어시스트(assist)하도록 웜축(3)으로 이루어진 구동수단(1)과, 상기 웜축(3)에 의해 회전되어 기어박스에 연결된 조향축에 결합되어 회전력을 전달하는 웜휠(7)이 수용된 하우징(6)으로 이루어진 전달수단(5) 및 상기 웜축(3)을 수용하는 하우징(4)내에서 모터축 부위에 연결되는 웜축(3) 부위를 지지하면서 웜축(3)과 웜휠(7)의 기어이 마모에 따른 치합 상태를 조절해 맞물림 상태를 유지하는 유격흡수수단(8)으로 구성되어진다.

여기서, 상기 유격흡수수단(8)은 도 2에 도시된 바와 같이, 구동수단(1)의 모터축 부위에 연결되는 웜축(3)에 내륜이 고정되어 웜축(3)이 회전되도록 하는 지지베어링(9)과, 상기 지지베어링(9)의 외륜을 압입 고정해 하우징(4)에 안착되는 베어링하우징(10) 및 하우징(4)내 압입되면서 베어링하우징(10)이 웜휠(7)쪽으로 이동 가능하도록 베어링하우징(10)에 틈새를 갖고 끼워진 고정핀(11)으로 구성되어진다.

또한, 상기 베어링하우징(10)은 중공으로 이루어져 지지베어링(9)의 외륜이 압입되는 바디(10a)와, 상기 바디(10a)의 일측에서 상대적으로 작은 직경의 중공을 이루도록 돌출되어져 압입된 지지베어링(9)의 측면을 구속하는 걸림플랜지(10b) 및 상기 바디(10a)의 바깥 측 테두리에서 서로 대향되는 위치에 돌출되어 하우징(4)내 위치를 잡아 고정하는 고정핀(11)이 삽입되는 위치고정보스(10c)로 이루어진다.

여기서, 상기 위치고정보스(10c)는 180°간격으로 2곳에 형성되어진다.

또한, 상기 위치고정보스(10c)와 고정핀(11)간의 결합은 도 2에 도시된 바와 같이, 위치고정보스(10c)의 직경(D)와 고정핀(11)의 직경(d)간에 틈(이는 실제적으로 육안 식별이 불가능한 7㎛로서, 과장되게 표현되었음)을 갖도록 끼워지는데, 이는 틸트 작동 시 웜축(3)이 웜휠(7)쪽으로 이동하기 위한 것이며 통상, 25㎛의 이동시 느낌을 알 수 있으므로 실제로 운전자에게 이동 느낌을 주지 못함은 물론이다.

한편, 상기 웜축(3)을 지지하는 지지베어링(3)은 특수한 자동 조심형 베어링이 아닌 일반적인 베어링으로, 단순한 회전 기능에 중점을 두어 그 크기를 최대한 컴팩트하게 할 수 있음은 물론이다.

이하 본 발명의 작용을 첨부된 면을 참조로 상세히 설명한다.

본 발명은 일반적인 전동식 스티어링 장치의 작용과 동일하게 차속센서 및 조향토크센서 등에서 감지한 차량의 운행조건에 따라 전자제어장치(ECU)에서 모터를 구동시켜 저속 운행 시에는 가볍고 편안한 조향감을 부여하고, 고속 운행 시에는 무거운 조향감과 더불어 양호한 방향 안정성을 부여하며, 비상상황에서는 급속한 조향이 이루어지도록 하는 기능을 수행하며, 이러한 통상적인 작동에 대한 설명은 생략한다.

이에 더해, 본 발명은 모터(2)의 회전력을 조향컬럼이 결합된 웜휠(7)로 전달하는 웜축(3)을 능동적으로 웜휠(7)쪽으로 이동시켜 기어이간 형성된 유격을 없애주는데 즉, 상기 웜축(3)부위에 형성된 유격흡수수단(8)이 장기간 작동에 따른 웜축(3)과 웜휠(7)의 기어이간 마모가 발생된 상태에서 틸트 작동을 할 경우, 틸트 조작에 의한 웜축(3)이동을 통해 웜휠(7)과의 기어이 맞물림을 강화시켜 주게 된다.

이는, 도 1에 도시된 바와 같이 스티어링 장치의 틸트 작동 방향을 따라 웜축(3)도 함께 거동을 하게되는데, 이러한 웜축(3)의 거동은 웜축(3)을 지지하는 지지베어링(9)과 베어링하우징(10)을 거동시키게 되며, 이때 상기 베어링하우징(10)은 도 2에 도시된 바와 같이 고정핀(11)에 대해 웜휠(7)족으로 이동하게 된다.

즉, 상기 위치고정보스(10c)의 직경(D)와 고정핀(11)의 직경(d)간에 형성된 틈(약 7㎛)에 의해 베어링하우징(10)이 이동(도 2에는 과장되게 표현되었음)되면, 상기 베어링하우징(10)이 이동으로 웜축(3)이 웜휠(7)쪽으로 이동되면서 기어이간 맞물림이 정확하게 이루어지고, 이는 작동 중 웜축(3)과 웜힐(7)사이의 유격에 따른 래틀(Rattle)소음을 발생시키지 않게 된다.

이상 설명한 바와 같이 본 발명에 의하면, 웜축을 지지하는 베어링을 고정한 베어링 하우징을 이용해 웜축이 웜휠쪽으로 이동하는 거동을 허용하여, 기어이간 마모 특히 틸트 조작 시 웜축과 웜휠간 맞물림을 정확하게 유지하도록 해 웜과 웜휠간 틈 형성에 따른 래틀 소음을 방지할 수 있는 효과가 있게 된다.

또한, 본 발명은 웜축과 웜휠간 정확한 맞물림을 구현하기 위해 자동 조심형 베어링과 같이 특수한 베어링을 사용하지 않고, 크기를 작게 구성하는 일반 베어링을 사용할 수 있어, 전동 스티어링 장치를 더욱 컴팩트화 할 수 있으면서 베어링에 의한 비용증가를 발생하지 않는 효과가 있음은 물론이다.

Claims (5)

1. 운전자의 조타력을 회전력으로 변환하는 모터(2)와 함께 회전되는 웜축(3)에 치합되어져 스티어링 컬럼에 연결된 기어박스 작동을 위한 조향 파워를 전달하는 웜휠(7)사이에, 상기 웜축(3)과 웜힐(7)의 유격에 의한 래틀 소음을 방지하도록 유격 발생을 흡수하는 유격흡수수단(8)을 구비한 전동 스티어링 장치에 있어서,

   상기 유격흡수수단(8)은 모터축 부위에 연결되는 웜축(3)에 내륜이 고정되어 웜축(3)이 회전되도록 하는 지지베어링(9)과,

   상기 지지베어링(9)의 외륜을 압입 고정해 모터(2)를 수용한 하우징(4)에 안착되는 베어링하우징(10) 및

   상기 하우징(4)내 압입되면서 베어링하우징(10)이 웜휠(7)쪽으로 이동 가능하도록 베어링하우징(10)에 틈새를 갖고 끼워진 고정핀(11)으로 구성되어진 것을 특징으로 하는 차량용 전동 스티어링 장치의 기어 치합 상태 유지장치.
2. 제 1항에 있어서, 상기 베어링하우징(10)은 중공으로 이루어져 지지베어링(9)의 외륜이 압입되는 바디(10a)와, 상기 바디(10a)의 일측에서 상대적으로 작은 직경의 중공을 이루도록 돌출되어져 압입된 지지베어링(9)의 측면을 구속하는 걸림플랜지(10b) 및 상기 바디(10a)의 바깥 측 테두리에서 서로 대향되는 위치에 돌출되어 하우징(4)내 위치를 잡아 고정하는 고정핀(11)이 삽입되는 위치고정보 스(10c)로 이루어진 것을 특징으로 하는 차량용 전동 스티어링 장치의 기어 치합 상태 유지장치.
3. 제 2항에 있어서, 상기 위치고정보스(10c)는 180°간격으로 2곳에 형성되어진 것을 특징으로 하는 차량용 전동 스티어링 장치의 기어 치합 상태 유지장치.
4. 제 1항에 있어서, 상기 고정핀(11)과 베어링하우징(10)간 틈새는 7㎛이하 인 것을 특징으로 하는 차량용 전동 스티어링 장치의 기어 치합 상태 유지장치.
5. 제 4항에 있어서, 상기 틈새는 고정핀(11)이 끼워지도록 베어링하우징(10)에서 돌출되어진 위치고정보스(10c)를 통해 형성되는 것을 특징으로 하는 차량용 전동 스티어링 장치의 기어 치합 상태 유지장치.

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