KR20080008526A - 차량용 전동 스티어링 장치의 기어 치합 상태 유지장치 - Google Patents

Abstract

본 발명은 차량용 전동 스티어링 장치의 기어 치합 상태 유지장치에 관한 것으로, 일반적인 베어링에서 베어링볼을 지지하는 리테이너를 통한 베어링볼의 거동을 크게 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, 기어치합 상태 유지장치는 운전자의 조향에 따라 구동되는 모터(2)와 함께 회전되어 조향축에 조향 파워를 전달하는 웜휠(5)사이에서, 상기 웜축(3)을 웜힐(5)쪽으로 이동시키도록 웜축(3)을 지지하는 광역거동베어링(6)으로 이루어지되,

상기 광역거동베어링(6)은 웜축(3)의 외경에 고정되어 웜축(3)과 함께 회전되는 내륜(7)과, 상기 웜축(3)이 수용된 하우징(4)에 고정되는 외륜(8), 상기 내륜(7)과 외륜(8)사이에 위치되어져 내륜(7)이 웜축(3)과 함께 회전되도록 하는 베어링볼(9) 및 상기 베어링볼(9)을 감싸는 호 형상부위인 볼거동간격(A)이 폭 단면 방향으로 길게 연장되어 베어링볼(9)의 거동을 0.7mm - 0.8mm 정도가 되도록 장착된 리테이너(10)로 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

<도면의 주요부분에 대한 부호의 설명>

1 : 구동수단 2 : 모터

3 : 웜축 4 : 하우징

5 : 웜휠 6 : 광역거동베어링

7 : 내륜 8 : 외륜

9 : 베어링볼 10 : 리테이너

A : 볼거동간격

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 있는 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 유 격이 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 크 게 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, 일반적인 베어링에서 베어링볼을 지지하는 리테이너를 통한 베어링볼의 거동을 크게 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, 기어치합 상태 유지장치가 운전자의 조타력을 모터의 회전력으로 변화시켜 상기 모터와 함께 회전되는 웜축을 통해 회전되어 조향축에 연결된 기어박스를 작동하는 조향 파워를 전달하는 웜휠사이에서, 상기 웜축을 웜힐쪽으로 이동시켜 맞물린 기어이간 유격에 의한 소음을 방지하도록 광역거동베어링이 구비되되,

상기 광역거동베어링은 웜축의 외경에 고정되어 웜축과 함께 회전되는 내륜과, 상기 웜축이 수용된 하우징에 고정되는 외륜, 상기 내륜과 외륜사이에 위치되어져 내륜이 웜축과 함께 회전되도록 하는 베어링볼 및 상기 베어링볼을 감싸는 호 형상부위인 볼거동간격이 폭 단면 방향으로 길게 연장되어 베어링볼의 거동을 0.7mm - 0.8mm 정도가 되도록 장착된 리테이너로 구성되어진 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(5) 및 상기 웜축(3)을 수용하는 하우징(4)내에서 모터축 부위에 연결되는 웜축(3) 부위를 지지함과 더불어 웜축(3)과 웜휠(5)의 기어이 마모에 따른 치합 상태를 조절해 맞물림 상태를 유지하는 광역거동베어링(6)으로 구성되어진다.

여기서, 상기 광역거동베어링(6)은 웜축(3)의 외경에 고정되어 웜축(3)과 함께 회전되는 내륜(7)과, 상기 웜축(3)이 수용된 하우징(4)에 고정되는 외륜(8), 상기 내륜(7)과 외륜(8)사이에 위치되어져 내륜(7)이 웜축(3)과 함께 회전되도록 하는 베어링볼(9) 및 상기 베어링볼(9)을 감싸는 호 형상부위인 볼거동간격(A)이 폭 단면 방향으로 길게 연장되어 베어링볼(9)의 거동을 상대적으로 크게 하도록 장착된 리테이너(10)로 구성되어진다.

이때, 상기 리테이너(10)의 볼거동간격(A)은 베어링볼(9)의 거동이 약 0.7mm - 0.8mm 정도 이루어지도록 형성되는데, 이는 일반적인 볼 베어링의 경우 리테이너가 베어링 볼의 거동을 약 0.2mm - 0.3mm 정도 이루어지도록 하는데 비해 상대적으로 큰 움직임을 가능케 함은 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(5)로 전달하는 웜축(3)을 능동적으로 웜휠(5)쪽으로 이동시켜 기어이간 형성된 유격을 없애주는데 즉, 상기 웜축(3)의 하우징(4)지지부위로 구비된 광역거동베어링(6)이 장기간 작동에 따른 웜축(3)과 웜휠(5)의 기어이 간 마모는 물론, 이와 같은 마모가 있는 상태에서 틸트(Tilt) 조작을 할 때, 틸트 조작에 의한 웜축(3)의 이동이 상대적으로 크게 이루어지도록 해, 상기 웜축(3)과 웜휠(5)간 기어이의 맞물림을 강화시켜 주는 작용을 하게 된다.

즉, 도 1에 도시된 바와 같이 틸트 조작에 따라 웜축(3)이 웜휠(5)의 기어이 부위로 거동될 때, 상기 웜축(3)의 거동이 통상적인 베어링 볼의 약 0.2mm - 0.3mm 정도 거동에 비해 상대적으로 큰 0.7mm - 0.8mm 정도의 거동이 이루어지는데, 이는 내륜(7)과 외륜(8)사이에 위치된 베어링볼(9)을 감싸 지지하는 리테이너(10)에 폭 단면으로 길게 연장되는 호 형상 볼거동간격(A)을 형성함에 따라, 상기 베어링볼(9)의 축 방향이동이 내륜(7)을 원주 방향으로 밀어 웜축(3)을 광역거동베어 링(6)의 원주 방향으로 이동시켜 주게 되고, 이러한 웜축(3)의 이동 량만큼 웜축(3)이 웜휠(5)의 기어이에 맞물려지게 된다.

이와 같은, 상기 광역거동베어링(6)의 원주 방향 이동에 따라 웜축(3)과 웜휠(5)간 기어이가 맞물림이 정확하게 이루어지므로, 서로 맞물려 회전되는 웜축(3)과 웜힐(5)사이의 기어이간 유격에 따른 래틀(Rattle)소음을 발생시키지 않게 된다.

이상 설명한 바와 같이 본 발명에 의하면, 웜축을 지지하는 일반적인 볼 베어링내 볼을 지지하는 리테이너의 볼 접촉 호 형상 부위를 베어링 폭 단면으로 길게 연장시켜, 베어링 볼의 이동량을 크게 증가시킴에 따라 베어링 볼의 축 방향 이동이 내륜을 원주 방향으로 가압하면서 웜축을 웜휠 쪽으로 이동시켜주도록 작용함에 따라, 기어이간 마모가 있더라도 틸트 조작시는 물론 항상 웜축과 웜휠간 맞물림을 정확히 유지시켜 기어이간 유격에 의한 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 (1)

1. 운전자의 조타력을 모터(2)의 회전력으로 변화시켜 상기 모터(2)와 함께 회전되는 웜축(3)을 통해 회전되어 조향축에 연결된 기어박스를 작동하는 조향 파워를 전달하는 웜휠(5)사이에서, 상기 웜축(3)을 웜힐(5)쪽으로 이동시켜 맞물린 기어이간 유격에 의한 소음을 방지하도록 광역거동베어링(6)이 구비되되,

   상기 광역거동베어링(6)은 웜축(3)의 외경에 고정되어 웜축(3)과 함께 회전되는 내륜(7)과, 상기 웜축(3)이 수용된 하우징(4)에 고정되는 외륜(8), 상기 내륜(7)과 외륜(8)사이에 위치되어져 내륜(7)이 웜축(3)과 함께 회전되도록 하는 베어링볼(9) 및 상기 베어링볼(9)을 감싸는 호 형상부위인 볼거동간격(A)이 폭 단면 방향으로 길게 연장되어 베어링볼(9)의 거동을 0.7mm - 0.8mm 정도가 되도록 장착된 리테이너(10)로 구성되어진 것을 특징으로 하는 래틀 소음 방지타입 차량용 전동 스티어링 장치.

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