KR20090116506A - 전동식 파워 스티어링의 래틀 소음 방지장치 - Google Patents

Abstract

본 발명은 전동식 파워 스티어링의 래틀소음 방지장치에 관한 것으로, 웜휠(11)과 웜샤프트(12)의 치간 끼임 현상도 발생하지 않도록 하면서, 차량의 모든 주행여건(포장도로, 험로, 요철로)에 상관없이 웜휠(11)과 웜샤프트(12)사이의 유격을 효과적으로 없앨 수 있게 되고, 이를 통해 래틀소음의 발생을 없앨 수 있도록 된 것이다.

MDPS, 웜휠, 웜샤프트, 래틀소음

Description

전동식 파워 스티어링의 래틀 소음 방지장치{Apparatus preventing rattle noise of motor driven power steering}

본 발명은 험로 및 요철로 주행시 노면으로부터의 과다한 반력이 스티어링 샤프트로 전달되는 상황시에도 웜휠과 웜샤프트의 유격발생을 없앨 수 있도록 함으로써 래틀 소음의 발생을 예방할 수 있도록 하는 전동식 파워 스티어링의 래틀 소음 방지장치에 관한 기술이다.

일반적으로, 파워 스티어링은 오일의 유압을 이용하는 방식과 전기모터의 동력을 이용하는 방식이 있다.

상기 유압식은 유압펌프가 엔진의 힘으로 유체를 펌핑하여 유압을 형성하고 있다가 운전자가 핸들을 돌릴 때 조향하는 방향으로 유압을 보내어 핸들링이 가벼워지도록 하는 것이고, 전동식 파워 스티어링(motor driven power steering; 이하, MDPS라 한다)은 전기모터를 이용해 조타력을 향상시키도록 하는 것이다.

상기 MDPS는 주행 조건에 따라 전기모터가 자동으로 제어기능을 발휘하게 되며, 이에 따라 상기 유압식 파워 스티어링에 비해 보다 향상된 조타성능 및 조타감을 갖출 수 있게 된다.

한편, 도 1에는 상기 MDPS의 일반적인 구성이 도시되어 있다.

즉, 스티어링 샤프트(1)에 관통되어 일체로 결합된 웜휠(11)과, 상기 웜휠(11)에 치합되어 결합된 웜샤프트(12)와, 상기 웜샤프트(12)의 양단에 일체로 결합된 틸트베어링(13) 및 웜샤트프베어링(14)과, 상기 틸트베어링(13)을 관통한 상기 웜샤프트(12)의 일단에 결합되면서 전자제어유니트(ECU)의 제어에 의해 구동하여 상기 웜샤프트(12)로 동력을 전달하는 모터(15)와, 일단은 상기 웜휠(11)을 감싸는 부위의 하우징(16)에 볼트(17)를 매개로 고정 결합되고 기역(ㄱ)자로 절곡된 타단은 상기 하우징(16)을 관통하여 그 끝이 상기 웜샤트프베어링(14)을 가압하도록 설치된 리프스프링(18)을 포함하여 구성된다.

한편, 상기와 같은 구성의 MDPS는 상기 웜휠(11)과 상기 웜샤프트(12)의 점진적인 기어마모에 의해 상기 웜휠(11)과 상기 웜샤프트(12)사이에는 유격이 발생하게 되는 바, 이러한 유격에 의해 래틀소음(rattle noise)이 발생한다.

상기 래틀소음의 발생을 없애기 위해 상기와 같은 리프스프링(18)을 적용하게 되었는 바, 즉 상기 리프스프링(18)의 탄성력으로 웜샤트프베어링(14)을 웜휠(11)쪽으로 가압함으로써 상기 웜휠(11)과 상기 웜샤프트(12)사이의 유격을 없애고, 이를 통해 래틀소음(rattle noise)의 발생을 억제시키도록 한 것이다.

그러나, 상기와 같은 종래의 MDPS는 차량의 주행여건에 따라 발생하는 모든 래틀소음을 효과적으로 없애지 못하는 문제점이 있다.

즉, 상기 리프스프링(18)은 웜샤트프베어링(14)을 웜휠(11)쪽으로 가압하는 탄성력이 그리 크지 않기 때문에, 차량이 포장도로를 주행하고 이로 인해 노면으로 부터 스티어링 샤프트(1)로 전달되는 반력의 크기가 적은 경우에만, 상기 웜휠(11)과 상기 웜샤프트(12)사이의 유격을 없앨 수 있고, 이를 통해 래틀소음의 발생을 없앨 수 있다.

하지만, 차량이 험로나 또는 요철로를 주행하게 되면 스티어링 샤프트(1)에는 노면으로부터 큰 반력이 전달되고, 상기 웜휠(11)은 노면으로부터 전달된 큰 반력에 의해 리프스프링(18)의 탄성력을 이기면서 유동하게 되며, 이로 인해 상기 웜휠(11)과 상기 웜샤프트(12)사이에는 유격이 발생하게 되고, 래틀소음이 발생하게 된다.

다시 말해서, 상기 리프스프링(18)은 노면으로부터 스티어링 샤프트(1)로 전달되는 반력의 크기가 적은 경우에만 래틀소음의 발생을 억제시킬 수 있을 뿐, 그 반대인 경우에는 래틀소음의 발생을 효과적으로 억제시키지 못하였던 것이다.

한편, 상기 리프스프링(18)의 탄성력을 보다 크게 하면 스티어링 샤프트(1)로 전달되는 반력의 크기가 큰 경우에도 래틀소음의 발생을 효과적으로 없앨 수는 있으나, 이럴 경우 웜휠(11)과 웜샤프트(12)의 치간 끼임 현상이 새로이 발생하고 이로 인해 복원성과 핸들 조작성능이 악화되는 새로운 문제가 발생하게 된다.

이에 본 발명은, 웜휠과 웜샤프트의 치간 끼임 현상이 발생하지 않도록 함은 물론, 차량이 험로나 또는 요철로를 주행함으로써 노면으로부터 스티어링 샤프트로 전달되는 반력의 크기가 큰 상황일지라도 상기 웜휠과 상기 웜샤프트사이의 유격을 효과적으로 없앨 수 있도록 하고, 이를 통해 래틀소음의 발생을 없앨 수 있도록 하는 전동식 파워 스티어링의 래틀 소음 방지장치를 제공함에 그 목적이 있다.

상기한 바의 목적을 달성하기 위한 본 발명 전동식 파워 스티어링의 래틀 소음 방지장치는, 일단은 웜휠을 감싸는 부위의 하우징에 볼트를 매개로 고정 결합되고 타단은 웜샤프트에 결합된 웜샤트프베어링을 향하도록 설치된 리프스프링과; 상기 웜샤트프베어링을 상기 웜휠쪽을 향하여 탄력적으로 가압할 수 있도록 상기 리프스프링의 타단에 일체로 구비되면서 상기 웜샤트프베어링과 접촉하도록 설치된 베어링가압기;를 포함하여 구성된 것을 특징으로 한다.

본 발명에 의하면, 웜휠과 웜샤프트의 치간 끼임 현상도 발생하지 않도록 하면서, 차량의 모든 주행여건(포장도로, 험로, 요철로)에 상관없이 웜휠과 웜샤프트사이의 유격을 효과적으로 없앨 수 있게 되고, 이를 통해 래틀소음의 발생을 없앨 수 있는 효과가 있다.

이하, 첨부된 도면을 참조하여 본 발명의 바람직한 실시예를 설명하기로 한다.

본 발명의 실시예에 따른 전동식 파워 스티어링은 도 1 및 도 2에 도시된 바와 같이, 스티어링 샤프트(1)에 관통되어 일체로 결합된 웜휠(11)과, 상기 웜휠(11)에 치합되어 결합된 웜샤프트(12)와, 상기 웜샤프트(12)의 양단에 일체로 결 합된 틸트베어링(13) 및 웜샤트프베어링(14)과, 상기 틸트베어링(13)을 관통한 상기 웜샤프트(12)의 일단에 결합되면서 전자제어유니트(ECU)의 제어에 의해 구동하여 상기 웜샤프트(12)로 동력을 전달하는 모터(15)를 포함하여 구성된다.

또한, 본 발명 실시예의 전동식 파워 스티어링은 도 2에 도시된 바와 같이, 일단은 상기 웜휠(11)을 감싸는 부위의 하우징(16)에 볼트(17)를 매개로 고정 결합되고 타단은 상기 웜샤프트(12)에 결합된 상기 웜샤트프베어링(14)의 위쪽에 위치하도록 설치되는 리프스프링(21)과, 상기 웜샤트프베어링(14)을 상기 웜휠(11)쪽을 향하여 탄력적으로 가압할 수 있도록 상기 리프스프링(21)의 타단에 일체로 구비되면서 상기 웜샤트프베어링(14)과 접촉하도록 설치된 베어링가압기(30)를 더 포함하여 구성된다.

한편, 상기 베어링가압기(30)는, 상기 웜샤트프베어링(14)의 위쪽에 위치한 상기 리프스프링(21)의 타단에 일체로 결합되고 그 내부에는 상기 웜샤트프베어링(14)을 향하여 가이드홈(31a)이 형성되며 상기 웜샤트프베어링(14)과 대면하는 전면에 상기 가이드홈(31a)과 연결되는 관통구멍(31b)이 형성된 슬라이더하우징(31)과, 일단은 상기 가이드홈(31a)내에 위치하면서 상기 가이드홈(31a)을 따라 이동할 수 있도록 설치되고 타단은 상기 관통구멍(31b)을 통해 돌출되어 상기 웜샤트프베어링(14)과 접촉하도록 설치되는 슬라이더(33)와, 상기 가이드홈(31a)내에 위치하면서 일단이 상기 슬라이더(33)에 지지되도록 설치되어 상기 슬라이더(33)가 상기 웜샤트프베어링(14)을 항상 탄력적으로 가압할 수 있도록 상기 슬라이더(33)에 탄성력을 제공하는 스프링부재(35)로 구성된다.

여기서, 상기 스프링부재(35)가 강한 탄성력으로 상기 슬라이더(33)를 가압하더라도 상기 슬라이더(33)는 상기 슬라이더하우징(31)으로부터 이탈할 수 없는 구조를 갖추고 있어야 하는 바, 이를 위해 상기 슬라이더하우징(31)과 상기 슬라이더(33)에는 각각 이탈방지턱(31c) 및 이탈방지돌기(33a)가 일체로 구비된 구조이다.

또한, 도 2를 참고하면 상기 스프링부재(35)의 일단은 상기 슬라이더(33)에 지지되고 반대쪽의 타단은 상기 리프스프링(21)에 지지되는 구조인 바, 상기 리프스프링(21)의 보다 안전한 설치를 위하여 상기 리프스프링(21)과 상기 슬라이더(33)에는 각각 스프링홈(21a,33b)이 형성될 수도 있다.

만약, 상기 슬라이더하우징(31)에서 상기 리프스프링(21)과 결합되는 한쪽 끝이 개구되지 않은 밀폐형 구조이면, 상기 리프스프링(21)의 한쪽 끝은 상기 슬라이더하우징(31)에 지지될 것이며, 이 경우 상기 슬라이더하우징(31)에 스프링홈이 형성될 것이다.

이하, 본 발명 실시예의 작용에 대해 설명한다.

먼저, 차량이 포장도로를 주행하고 이로 인해 노면으로부터 스티어링 샤프트(1)로 전달되는 반력의 크기가 적은 경우에는, 슬라이더(33)가 스프링부재(35)의 힘을 이기면서 슬라이더하우징(31)의 가이드홈(31a)을 따라 탄력적으로 이동한다.

이때, 웜휠(11)과 웜샤프트(12)사이의 유격은 스프링부재(35)의 탄성력으로 웜샤프트베어링(14)을 가압하는 상기 슬라이더(33)의 가압력에 의해 충분히 없앨 수 있게 되고, 이를 통해 래틀소음의 발생을 없앨 수 있게 된다.

그리고, 차량이 험로나 또는 요철로를 주행하게 되면 스티어링 샤프트(1)에는 노면으로부터 큰 반력이 전달되고, 웜휠(11)은 노면으로부터 전달된 큰 반력에 의해 상하방향 유동이 커지게 된다.

이와 같이, 웜휠(11)의 유동이 커지면 슬라이더(33)는 도 2에 도시된 상태에서 슬라이더하우징(31)의 가이드홈(31a)을 따라 리프스프링(21)이 위치하는 상측으로 완전히 이동한 상태가 되며, 이때 스프링부재(35)는 완전히 압축된 상태가 된다.

이때부터, 웜휠(11)과 웜샤프트(12)사이의 유격은 리프스프링(21)의 탄성력으로 없앨 수 있게 된다.

즉, 리프스프링(21)의 탄성력으로 슬라이더(33)를 가압하고, 상기 슬라이더(33)가 리프스프링(21)의 탄성력을 이용해 웜샤프트베어링(14)을 가압하게 됨으로써, 웜휠(11)과 웜샤프트(12)사이의 유격을 없앨 수 있게 되고, 이를 통해 래틀소음의 발생을 없앨 수 있게 되는 것이다.

다시 말해서, 본 발명의 실시예는 노면으로부터 스티어링 샤프트(1)로 전달되는 반력의 크기가 적은 경우에는 베어링가압기(30)를 구성하는 스프링부재(35)의 탄성력만으로 웜휠(11)과 웜샤프트(12)사이의 유격을 없애고 이를 통해 래틀소음의 발생을 없앨 수 있게 되며, 스티어링 샤프트(1)로 전달되는 반력의 크기가 큰 경우에는 스프링부재(35)보다 큰 탄성력을 가지는 리프스프링(21)의 탄성력으로 웜휠(11)과 웜샤프트(12)사이의 유격을 없애고 이를 통해 래틀소음의 발생을 없앨 수 있게 되는 것이다.

따라서, 본 발명의 실시예는 차량의 모든 주행여건(포장도로, 험로, 요철로)에 상관없이 웜휠(11)과 웜샤프트(12)사이의 유격을 효과적으로 없앨 수 있게 되고, 이를 통해 래틀소음의 발생을 없앨 수 있는 장점이 있으며, 아울러 웜휠(11)과 웜샤프트(12)의 치간 끼임 현상도 발생하지 않도록 하는 장점이 있다.

도 1은 일반적인 전동식 파워 스티어링의 구성을 설명하기 위한 도면,

도 2는 본 발명에 따른 래틀소음 방지장치를 설명하기 위한 도면이다.

< 도면의 주요 부분에 대한 부호의 설명 >

11 - 웜휠 12 - 웜샤프트

14 - 웜샤프트베어링 21 - 리프스프링

30 - 베어링가압기 31 - 슬라이더하우징

33 - 슬라이더 35 - 스프링부재

Claims (2)

1. 일단은 웜휠을 감싸는 부위의 하우징에 볼트를 매개로 고정 결합되고 타단은 웜샤프트에 결합된 웜샤트프베어링을 향하도록 설치된 리프스프링과;

   상기 웜샤트프베어링을 상기 웜휠쪽을 향하여 탄력적으로 가압할 수 있도록 상기 리프스프링의 타단에 일체로 구비되면서 상기 웜샤트프베어링과 접촉하도록 설치된 베어링가압기;

   를 포함하는 전동식 파워 스티어링의 래틀 소음 방지장치.
2. 청구항 1에 있어서, 상기 베어링가압기는,

   상기 리프스프링의 타단에 일체로 결합되고 그 내부에는 상기 웜샤트프베어링을 향하여 가이드홈이 형성되며 상기 웜샤트프베어링과 대면하는 전면에 상기 가이드홈과 연결되는 관통구멍이 형성된 슬라이더하우징과;

   일단은 상기 가이드홈내에 위치하면서 상기 가이드홈을 따라 이동할 수 있도록 설치되고 타단은 상기 관통구멍을 통해 돌출되어 상기 웜샤트프베어링과 접촉하도록 설치되는 슬라이더와;

   상기 가이드홈내에 위치하면서 일단이 상기 슬라이더에 지지되도록 설치되어 상기 슬라이더가 상기 웜샤트프베어링을 항상 탄력적으로 가압할 수 있도록 상기 슬라이더에 탄성력을 제공하는 스프링부재;

   로 구성된 것을 특징으로 하는 전동식 파워 스티어링의 래틀 소음 방지장치.

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