KR20090102538A - Electric power steering system - Google Patents

Electric power steering system

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KR20090102538A
KR20090102538A KR1020080028044A KR20080028044A KR20090102538A KR 20090102538 A KR20090102538 A KR 20090102538A KR 1020080028044 A KR1020080028044 A KR 1020080028044A KR 20080028044 A KR20080028044 A KR 20080028044A KR 20090102538 A KR20090102538 A KR 20090102538A
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bearing
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Inventor
남궁주
송준규
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주식회사 만도
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    • F16H1/16—Toothed gearings for conveying rotary motion without gears having orbital motion involving only two intermeshing members with non-parallel axes comprising worm and worm-wheel

Abstract

PURPOSE: An electronic power assistance steering system is provided to effectually prevent rattle noise and vibration generated by the backlash of a worm gear from being transmitted to a worm bearing by mounting an elastic body having damping function between a worm and a worm bearing. CONSTITUTION: An electronic power assistance steering system is composed of a worm wheel(114), a worm shaft(104), an elastic body(120), a housing, and a motor. The worm wheel is mounted on a steering shaft. The worm geared with the worm is formed in the worm shaft, and at least one side of the worm shaft is supported with a worm bearing(106). The elastic body is formed between the worm and the worm bearing to perform damping function. The worm wheel and the worm shaft are formed in the housing. The motor is mounted in the housing to drive the worm shaft. The plate washer is formed at the axial side of the elastic body. An elastic body housing(123) surrounds the remaining surfaces of the elastic body. At least one protrusion is formed on the surface of the washer facing to the elastic body.

Description

전동식 동력 보조 조향장치{Electric Power Steering System} Electric Power Steering System

본 발명은 전동식 동력 보조 조향장치에 관한 것이다. 보다 상세하게는 조향축에 웜휠이 장착되고 이 웜휠에 이물림되는 웜이 형성된 웜샤프트가 모터에 의해 구동되는 전동식 동력 보조 조향장치에서, 상기 웜과 웜베어링 사이에 댐핑기능을 하는 탄성체를 구비해서 웜기어의 백래쉬에 의해 발생되는 진동 및 래틀노이즈(Rattle Noise)가 웜베어링에 전달되는 것을 효과적으로 방지할 수 있도록 된 전동식 동력 보조 조향장치에 관한 것이다.The present invention relates to an electric power assisted steering device. More specifically, in an electric power assisted steering device in which a worm shaft is mounted on a steering shaft and a worm shaft having a worm which is entangled with the worm wheel is driven by a motor, an elastic body having a damping function is provided between the worm and the worm bearing. The present invention relates to an electric power assisted steering device which is capable of effectively preventing the vibration and the rattle noise generated by the backlash of the worm gear from being transmitted to the worm bearing.

차량에 구비되는 조향장치의 최근 기술 동향은 조향 상태의 안정성 및 부드럽고 편안한 조향감 등 안전과 함께 운전자의 편리성을 추구하는 방향으로 연구개발이 이루어지고 있다. 이러한 개발 추세에 따라 운전자의 조향감을 향상시키기 위한 방법으로 유압식 또는 전동식 등의 다양한 동력 보조 조향장치들이 개발되고 있는데, 유압식에 비해 전동식이 경량화되고 에너지 소모량이 적으며 차량 연비가 향상되는 이점 때문에 전동식 동력 보조 조향장치들의 사용이 늘어나고 있는 추세에 있다.Recent technical trends of the steering apparatus provided in the vehicle has been researched and developed in the direction of pursuing the convenience of the driver with safety, such as stability of the steering state and smooth and comfortable steering. According to this development trend, various power assist steering devices, such as hydraulic or electric, are being developed as a way to improve the driver's steering feeling.The electric power is reduced due to the advantages of lighter electric, less energy consumption and improved vehicle fuel economy than hydraulic. The use of auxiliary steering devices is on the rise.

일반적으로, 전동식 동력 보조 조향장치는 차속 센서 및 조향 토크 센서 등에서 감지한 차량의 운행 조건에 따라 전자 제어 장치에서 모터를 구동시켜 운전자의 조향 토크를 보조함으로써, 저속 운행시에는 가볍고 편안한 조향 상태를 제공하고, 고속 운행시에는 무겁고 안정적인 조향 상태를 제공하며, 돌발적인 비상 상황에서는 이에 대처하여 급속한 조향 운전이 가능하도록 하는 등 운전자에게 최적의 조향감을 유지할 수 있도록 하는 조향 성능을 제공한다.In general, the electric power assist steering device assists the driver's steering torque by driving the motor in the electronic control device according to the driving conditions of the vehicle detected by the vehicle speed sensor and the steering torque sensor, thereby providing a light and comfortable steering state at low speed driving. In addition, it provides a heavy and stable steering state at high speeds, and provides steering performance to maintain the optimal steering feeling for the driver, such as enabling rapid steering operation in response to sudden emergency situations.

이러한 전동식 동력 보조 조향장치는 장착되는 위치에 따라 여러 가지 종류로 나눠질 수 있는데, 컬럼 타입 전동식 동력 보조 조향장치(C-EPS: Column Assist Type Electric Power Steering System)는 운전석의 조향휠과 차량 하부의 기어박스를 연결하는 조향축을 차체에 고정하기 위한 조향컬럼 부위에 전동 모터를 구비한 동력 보조 조향장치를 설치하여, 운전자가 조작하는 조향휠의 회전력이 동력 보조 조향장치에 의해서 기어박스에 전달될 수 있도록 하는 장치이다.The electric power assisted steering system can be divided into various types according to the mounting position. The column-type electric power assisted steering system (C-EPS) is a steering wheel of the driver's seat and the lower part of the vehicle. By installing a power assisted steering device with an electric motor in the steering column part for fixing the steering shaft connecting the gearbox to the vehicle body, the rotational force of the steering wheel operated by the driver can be transmitted to the gearbox by the power assisted steering device. Device to ensure that

도 1은 종래에 사용하는 컬럼 타입 전동식 동력 보조 조향장치의 내부 구조를 나타낸 단면도로서, 중간부에 웜(102)이 형성된 웜샤프트(104)가 구비되고, 웜샤프트(104)의 양단에는 웜베어링(106)이 각각 설치되어 웜샤프트(104)를 지지하며, 웜샤프트(104)와 모터축(108)이 연결되어 모터(110)의 구동에 의해 웜 샤프트(104)가 회전하는 구조로 되어 있다.1 is a cross-sectional view showing the internal structure of a conventional column-type electric power assisted steering device, which is provided with a worm shaft 104 having a worm 102 in the middle thereof, and worm bearings at both ends of the worm shaft 104. 106 are respectively provided to support the worm shaft 104, the worm shaft 104 and the motor shaft 108 is connected to the structure that the worm shaft 104 is rotated by the drive of the motor 110. .

웜샤프트(104)의 중간부에 형성된 웜(102)과 이물림될 수 있도록 웜(102)의 외경 일측에는 웜휠(114)이 구비되며, 웜휠(114)은 운전자가 조작하는 조향휠(미도시)의 회전력을 전달하는 조향축(112)에 장착되어, 모터(110)의 구동에 의한 웜샤프트(104)의 회전력이 조향축(112)에 전달되게 된다. 웜기어 방식으로 이물림되는 이들 웜휠(114)과 웜샤프트(104)는 외부로부터의 보호를 위해 하우징(116)의 내부에 장착되어 있다. A worm wheel 114 is provided at one side of the outer diameter of the worm 102 so that the worm 102 can be separated from the worm 102 formed in the middle portion of the worm shaft 104. The worm wheel 114 is a steering wheel (not shown) operated by a driver. Is mounted on the steering shaft 112 for transmitting the rotational force of the), the rotational force of the worm shaft 104 by the drive of the motor 110 is transmitted to the steering shaft (112). These worm wheels 114 and worm shafts 104, which are engaged in a worm gear manner, are mounted inside the housing 116 for protection from the outside.

이에 따라, 차량 운행 조건에 따라 차량에 구비된 전자 제어 장치에 의해 모터(110)의 구동을 제어하고 모터(110)의 구동에 의한 웜샤프트(104)의 회전력이 운전자가 조작하는 조향휠(미도시)의 회전력에 부가하여 조향축(112)에 전달됨으로써 운전자의 조향 운전 상태를 부드럽고 안정적으로 유지할 수 있게 된다.Accordingly, a steering wheel in which the driving of the motor 110 is controlled by the electronic control device provided in the vehicle according to the vehicle driving condition, and the rotational force of the worm shaft 104 by the driving of the motor 110 is manipulated by the driver. In addition to the rotational force at the time) is transmitted to the steering shaft 112, it is possible to maintain a smooth and stable steering operation state of the driver.

그런데, 근래에 조향 보조력이 고출력화가 진행됨에 따라 양쪽 웜기어의 마모가 증대하고 백래쉬의 발생을 피할 수 없으며, 이와 같은 백래쉬로 인한 진동 및 래틀노이즈가 차량의 실내에까지 전달되는 문제점이 있었다. However, in recent years, as the steering assist force increases in power, wear of both worm gears increases and backlash cannot be avoided, and vibration and rattle noise due to such backlash are transmitted to the interior of the vehicle.

이에 본 발명은 상기와 같은 문제점을 해결하기 위해 안출된 것으로, 조향축에 웜휠이 장착되고 이 웜휠에 이물림되는 웜이 형성된 웜샤프트가 모터에 의해 구동되는 전동식 동력 보조 조향장치에서, 상기 웜과 웜베어링 사이에 댐핑기능을 하는 탄성체를 구비해서 웜기어의 백래쉬에 의해 발생되는 진동 및 래틀노이즈가 웜베어링으로 전달되는 것을 효과적으로 방지할 수 있도록 된 전동식 동력 보조 조향장치를 제공하는 데에 그 목적이 있다. Accordingly, the present invention has been made in order to solve the above problems, in the electric power assisted steering device in which a worm shaft is equipped with a worm wheel on the steering shaft and a worm which is entangled by the worm wheel is driven by a motor, It is an object of the present invention to provide an electric power assist steering device having an elastic body damping function between worm bearings to effectively prevent vibration and rattle noise generated by the backlash of the worm gears from being transferred to the worm bearings. .

이러한 목적을 달성하기 위한 본 발명은, 조향축에 장착된 웜휠과, 이 웜휠에 이물림되는 웜이 형성되고서 적어도 일측이 웜베어링으로 지지되는 웜샤프트, 상기 웜과 상기 웜베어링 사이에 구비되어 댐핑기능을 하는 탄성체, 상기 웜휠과 상기 웜샤프트를 수용하는 하우징 및, 이 하우징에 장착되고서 상기 웜샤프트를 구동시키는 모터를 포함하는 전동식 동력 보조 조향장치에 있어서, 상기 탄성체의 적어도 한쪽 축방향 측면에는 플레이트 와셔를 구비하고 상기 탄성체의 나머지 면들을 둘러싸도록 된 탄성체 하우징을 구비하되, 플레이트 와셔의 탄성체를 향한 표면상에는 적어도 하나의 돌기가 형성되어 있는 것을 특징으로 한다.The present invention for achieving this object, a worm wheel mounted on the steering shaft, a worm which is bitten on the worm wheel is formed and at least one side is provided between the worm bearing, the worm and damping is provided between the worm and the worm bearing An electric power assisted steering device comprising a functioning elastic body, a housing accommodating the worm wheel and the worm shaft, and a motor mounted to the housing to drive the worm shaft, wherein at least one axial side of the elastic body An elastic housing provided with a plate washer and surrounding the remaining surfaces of the elastic body, characterized in that at least one protrusion is formed on the surface of the plate washer facing the elastic body.

도 1은 종래에 사용하는 컬럼 타입 전동식 동력 보조 조향장치의 내부 구조를 나타낸 단면도이다. 1 is a cross-sectional view showing the internal structure of a conventional column type electric power assisted steering apparatus.

도 2는 본 발명의 바람직한 실시예에 따른 전동식 동력 보조 조향장치의 요부를 간략하게 나타낸 단면도이다. 2 is a cross-sectional view briefly showing main parts of an electric power assisted steering apparatus according to a preferred embodiment of the present invention.

이하, 본 발명의 바람직한 실시예를 첨부된 도면들을 참조하여 상세히 설명한다. 우선 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.Hereinafter, preferred embodiments of the present invention will be described in detail with reference to the accompanying drawings. First of all, in adding reference numerals to the components of each drawing, it should be noted that the same reference numerals are used as much as possible even if displayed on different drawings. In addition, in describing the present invention, when it is determined that the detailed description of the related well-known configuration or function may obscure the gist of the present invention, the detailed description thereof will be omitted.

도 2는 본 발명의 바람직한 실시예에 따른 전동식 동력 보조 조향장치의 요부를 간략하게 나타낸 단면도이다. 2 is a cross-sectional view briefly showing main parts of an electric power assisted steering apparatus according to a preferred embodiment of the present invention.

이에 도시된 바와 같이 본 발명에 따른 전동식 동력 보조 조향장치는, 운전자가 조작하는 조향휠(미도시)의 회전력을 하부에 위치한 유니버설 조인트까지 전달하는 조향축(112:도 1 참조)에 웜휠(114)이 장착되고, 이 웜휠(114)과 이물림되는 웜(102)이 중간부에 형성된 웜샤프트(104)의 양단에는 웜베어링(106)이 각각 설치되어 웜샤프트(104)를 지지하며, 웜샤프트(104)의 일단은 모터축과 연결되어 모터(110:도 1 참조)의 구동에 의해 웜샤프트(104)가 회전하는 구조로 되어 있다. 상기 웜휠(114)과 웜샤프트(104)는 외부로부터의 보호를 위해 하우징(116)의 내부에 수용된다. As shown therein, the electric power assisted steering apparatus according to the present invention includes a worm wheel 114 on a steering shaft 112 (see FIG. 1) which transmits the rotational force of a steering wheel (not shown) operated by a driver to a universal joint located below. Worm bearing 106 is installed at both ends of the worm shaft 104 formed at the middle of the worm wheel 114 and the worm wheel 102, which is engaged with the worm wheel 114, and supports the worm shaft 104. One end of the shaft 104 is connected to the motor shaft, the worm shaft 104 is rotated by the drive of the motor 110 (see Fig. 1). The worm wheel 114 and the worm shaft 104 are accommodated inside the housing 116 for protection from the outside.

모터의 구동에 의한 웜샤프트(104)의 회전에 의해 웜샤프트(104)에 형성된 웜(102)과 이물림되는 웜휠(114)이 회전하게 되어서, 웜샤프트(104)의 회전력을 이의 축방향과 직각인 조향축으로 전달하게 된다. 따라서 운전자가 조작하는 조향휠(미도시)의 회전력과 모터(110)의 구동에 의한 회전력이 합성되어 조향 운전이 부드럽고 안정적으로 이루어질 수 있게 된다. By the rotation of the worm shaft 104 by the driving of the motor, the worm 102 formed on the worm shaft 104 and the worm wheel 114 which are bitten off are rotated, so that the rotational force of the worm shaft 104 is reduced in the axial direction thereof. It is delivered to the steering shaft at right angles. Therefore, the rotational force of the steering wheel (not shown) manipulated by the driver and the rotational force by the driving of the motor 110 are synthesized to enable smooth and stable steering operation.

상기 웜베어링(106)은 웜샤프트(104)의 양단에 구비되는 것으로, 웜샤프트(104)의 내측 즉 웜샤프트가 모터의 모터축과 연결되는 부분에 구비되는 제1베어링과, 웜샤프트(104)의 외측 즉 제1베어링과 대향되는 위치에 구비되어 상기 웜샤프트와 연결되는 제2베어링을 포함하는 것이 바람직하나, 이에 한정하는 것은 아니고 적어도 하나의 베어링이 사용될 수 있다.The worm bearing 106 is provided at both ends of the worm shaft 104, the first bearing is provided on the inner side of the worm shaft 104, that is, the worm shaft is connected to the motor shaft of the motor, and the worm shaft 104 It is preferable to include a second bearing which is provided at a position opposite to the outer side, that is, the first bearing and connected to the worm shaft, but is not limited thereto. At least one bearing may be used.

더욱이, 본 발명에 따른 전동식 동력 보조 조향장치에서는, 웜샤프트(104)의 중간부에 형성된 웜(102)과, 상기 웜샤프트(104)의 양단에 구비되는 웜베어링(106)의 사이에다, 웜샤프트(104)에 설치되어 웜기어로부터 생기는 진동을 흡수하도록 댐핑기능을 갖춘 대체로 링형상의 탄성체(120)를 포함한다.Furthermore, in the electric power assisted steering apparatus according to the present invention, between the worm 102 formed in the middle of the worm shaft 104 and the worm bearing 106 provided at both ends of the worm shaft 104, the worm It is installed on the shaft 104 and includes a generally ring-shaped elastic body 120 having a damping function to absorb the vibration generated from the worm gear.

이 탄성체(120)는 웜기어에서 전달되는 진동 등을 원활하게 흡수할 수 있도록 그 재질이 실리콘인 것이 바람직하나, 이에 한정되지 않으며, 탄성을 갖고서 진동 또는 충격을 흡수하는 것이라면 합성수지뿐만 아니라 고무와 같은 다른 재질을 사용해도 무방하다.The elastic body 120 is preferably made of silicon so as to smoothly absorb vibrations transmitted from a worm gear, but is not limited thereto. If the elastic body 120 has elasticity and absorbs vibration or shock, other materials such as rubber may be used. You can also use materials.

아울러 이 탄성체(120)의 한쪽 축방향 측면에는 플레이트 와셔(121)를 구비하고, 반대쪽 측면에는 대략 ㄷ형상의 단면을 가져 탄성체(120)의 나머지 면들을 둘러싸는 고리형태의 탄성체 하우징(123)을 구비하여, 탄성체(120)가 축방향으로 이동하거나 반경방향으로 삐져나오는 것을 방지하면서 탄성체(120)를 보호하도록 되어 있다. 또, 상기 플레이트 와셔(121)의 탄성체(120)를 향한 표면상에는 적어도 하나의 돌기(122)가 형성되어 있다. 플레이트 와셔(121)는 탄성체(120)를 향해 그리고 탄성체(120)에 대해 가압할 수 있게 장착되는데, 상기 돌기(122)에 의해 탄성체(120)의 일측면이 움푹 들어갈 정도로 되어야 한다. 돌기(122)는 연속된 환형상 또는 불연속의 엠보싱 등과 같이 다양한 형태로 이루어질 수 있다.In addition, the axial side of the elastic body 120 is provided with a plate washer 121, the opposite side has a substantially c-shaped cross-section of the ring-shaped elastic housing 123 surrounding the remaining sides of the elastic body 120 It is provided to protect the elastic body 120 while preventing the elastic body 120 from moving in the axial direction or protruding in the radial direction. In addition, at least one protrusion 122 is formed on the surface of the plate washer 121 facing the elastic body 120. The plate washer 121 is mounted to be pressed against the elastic body 120 and against the elastic body 120, and one side of the elastic body 120 should be recessed by the protrusion 122. The protrusion 122 may be formed in various forms such as a continuous annular shape or a discontinuous embossing.

한편, 상기 웜베어링(106)의 내주면과 상기 웜샤프트(104)의 외주면 사이에는, 방사상 바깥쪽으로 뻗은 플랜지가 일체로 형성되고서 저마찰계수 및 내마모성을 갖는 디유부쉬(Du Bush:124)를 추가로 설치하여, 웜샤프트(104)가 축방향으로 미끄럼이동할 때 웜베어링(106)과 웜샤프트(104) 사이에서 발생하는 진동 또는 충격을 흡수함과 동시에 소음을 방지할 수 있도록 하는 것이 좋다. On the other hand, between the inner circumferential surface of the worm bearing 106 and the outer circumferential surface of the worm shaft 104, a radially outwardly extending flange is integrally formed to further provide a Du Bush (124) having a low friction coefficient and wear resistance. By installing, it is preferable to absorb the vibrations or shocks generated between the worm bearing 106 and the worm shaft 104 when the worm shaft 104 is slid in the axial direction and to prevent noise.

이상에서 설명한 바와 같이 본 발명에 의하면, 웜과 웜베어링 사이에 댐핑기능을 하는 탄성체를 구비해서 웜기어의 백래쉬에 의해 발생되는 진동 및 래틀노이즈가 웜베어링으로 전달되는 것을 효과적으로 방지할 수 있게 되며, 특히 웜샤프트에 비교적 큰 하중이 작용할 때 웜샤프트의 축방향 하중을 안정되게 지지할 수 있는 장점이 있게 된다. As described above, according to the present invention, an elastic body having a damping function is provided between the worm and the worm bearing, so that vibration and rattle noise generated by the backlash of the worm gear can be effectively prevented from being transmitted to the worm bearing. When a relatively large load is applied to the worm shaft, there is an advantage of stably supporting the axial load of the worm shaft.

궁극적으로, 이와 같이 조향장치에서 발생할 수 있는 진동과 소음의 전달을 방지함으로써 운전자에게는 부드럽고 편안한 조향감을 제공할 수 있는 효과가 있게 되는 것이다.Ultimately, it is possible to provide a smooth and comfortable steering feeling to the driver by preventing the transmission of vibration and noise that may occur in the steering apparatus.

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 실시예는 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 하고, 그와 동등한 범위 내에 있는 모든 기술 사상은 본 발명의 권리범위에 포함되는 것으로 해석되어야 할 것이다.The above description is merely illustrative of the technical idea of the present invention, and those skilled in the art to which the present invention pertains may make various modifications and changes without departing from the essential characteristics of the present invention. Therefore, the embodiments disclosed in the present invention are not intended to limit the technical idea of the present invention but to describe the present invention, and the scope of the technical idea of the present invention is not limited by these embodiments. The protection scope of the present invention should be interpreted by the following claims, and all technical ideas within the equivalent scope should be interpreted as being included in the scope of the present invention.

Claims (2)

조향축에 장착된 웜휠과, 이 웜휠에 이물림되는 웜이 형성되고서 적어도 일측이 웜베어링으로 지지되는 웜샤프트, 상기 웜과 상기 웜베어링 사이에 구비되어 댐핑기능을 하는 탄성체, 상기 웜휠과 상기 웜샤프트를 수용하는 하우징 및, 이 하우징에 장착되고서 상기 웜샤프트를 구동시키는 모터를 포함하는 전동식 동력 보조 조향장치에 있어서,A worm wheel mounted on a steering shaft, a worm shaft which is entangled with the worm wheel, and at least one side of which is supported by a worm bearing, an elastic body provided between the worm and the worm bearing to have a damping function; An electric power assisted steering apparatus comprising a housing accommodating a shaft, and a motor mounted to the housing to drive the worm shaft. 상기 탄성체의 한쪽 축방향 측면에는 플레이트 와셔를 구비하고, 상기 탄성체의 나머지 면들을 둘러싸도록 된 탄성체 하우징을 구비하되, 플레이트 와셔의 탄성체를 향한 표면상에는 적어도 하나의 돌기가 형성되어 있는 것을 특징으로 하는 전동식 동력 보조 조향장치.A plate washer is provided on one axial side of the elastic body, and an elastic housing is provided to surround the other surfaces of the elastic body, wherein at least one protrusion is formed on a surface of the plate washer facing the elastic body. Power assisted steering. 제1항에 있어서, 상기 웜베어링의 내주면과 상기 웜샤프트의 외주면 사이에 디유부쉬(Du Bush)가 추가로 설치되는 것을 특징으로 하는 전동식 동력 보조 조향장치.The electric power assisted steering apparatus of claim 1, further comprising a Du Bush between an inner circumferential surface of the worm bearing and an outer circumferential surface of the worm shaft.
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* Cited by examiner, † Cited by third party
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KR101395618B1 (en) * 2012-05-30 2014-05-19 (주)동부로봇 Driving shaft power transmission device for scara robot

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