KR20090121905A - 웜기어 백래쉬 조절장치 및 이를 장착한 조향장치 - Google Patents

웜기어 백래쉬 조절장치 및 이를 장착한 조향장치 Download PDF

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Abstract

본 발명은 웜기어 백래쉬 조절장치 및 이를 장착한 조향장치에 관한 것으로, 일체로 된 하우징을, 웜을 감싸는 웜하우징과 웜휠을 감싸는 웜휠하우징으로 분리하여 형성하고, 이들을 연결수단으로 연결하여 웜하우징이 웜휠하우징에 대해 상대회전 가능하도록 되어 있어서, 웜하우징과 웜휠하우징의 상대회전으로 인해 백래쉬 및 유격 등을 용이하게 조절할 수 있는 효과가 있게 된다.
웜, 웜휠, 백래쉬, 유격, 탄성부재

Description

웜기어 백래쉬 조절장치 및 이를 장착한 조향장치{Worm Gear Backlash Control Apparatus and Steering System Equipped with Same}
본 발명은 웜기어 백래쉬 조절장치 및 이를 장착한 조향장치에 관한 것이다. 더욱 상세하게는 종래 웜과 웜휠을 감싸도록 일체로 된 하우징을, 웜을 감싸는 웜하우징과 웜휠을 감싸는 웜휠하우징으로 분리하여 형성하고, 이들을 연결수단으로 연결하여 웜하우징이 웜휠하우징에 대해 상대회전 가능하도록 하여서, 웜하우징과 웜휠하우징의 상대회전으로 인해 백래쉬 및 유격 등을 용이하게 조절할 수 있는 웜기어 백래쉬 조절장치 및 이를 장착한 조향장치에 관한 것이다.
자동차의 조향장치는 자동차의 진행 방향을 운전자의 의지대로 변경할 수 있도록 하기 위한 장치로서 앞바퀴가 선회하는 회전중심을 임의로 변경하여 운전자가 원하는 방향으로 자동차를 운행할 수 있도록 보조하는 장치이다.
최근에는 주행 중 강하게 불어오는 횡풍이나 좌우가 대칭적이지 않은 노면의 상태 등의 외부 환경에 능동적으로 대처할 수 있도록 조향축을 분리하고서, 운전자의 조향휠 조작으로 인한 조향각을 직접 조향컬럼에 전달하지 않고 수시로 변화하는 조향각을 지속적으로 감지하여 이를 차량의 각종 정보와 비교분석한 후 조향컬 럼의 조향축 회전을 제어하는 모터에 전기적 신호로 전달함으로써 조향각을 조절하는 이른바 능동 전륜 조향장치(AFS: Active Front Wheel Steering System)가 등장하였다.
또한, 이러한 능동 전륜 조향장치에는 입력축과 출력축 사이의 기어비를 변환시키는 기어비 변환장치가 구비되어 있다.
도 1은 종래 자동차의 능동 전륜 조향장치의 구성도이고, 도 2는 기어비 변환장치를 나타낸 개략도이다.
도 1에서 도시된 바와 같이 종래 자동차의 능동 전륜 조향장치는, 조향휠(101)과, 조향휠(101)에 연결되는 조향축(103), 조향축(103)을 둘러싸는 조향컬럼(105), 조향컬럼(105)의 하단에 형성되는 입력각센서(107), 입력각센서(107)의 하측에 형성되는 기어비 변환장치(110), 기어비 변환장치(110)를 구동하기 위한 제1모터(111), 제1모터(111)에 구비되는 모터위치센서(113), 기어비 변환장치(110)의 하측에 형성되는 출력각센서(115), 자동차의 속도를 감지하는 차속센서(117), 기어비 변환장치(110)의 하측에 형성되되 출력축의 회전운동을 랙바(119)의 직선 운동으로 변환하는 랙-피니언 기구부(121), 랙바(119)에 조향보조동력을 공급하기 위한 제2모터(123), 입력각센서(107)와 모터위치센서(113) 및 출력각센서(115)로부터 각종 신호를 전달받는 ECU(125)를 포함하여 구성된다.
그리고, 도 2에서 도시된 바와 같이 기어비 변환장치(110)는, 상기 조향축(103)의 일부인 입력축(210)과, 입력축(210)의 하단에 형성되어 있는 제1태양기어(220), 제1태양기어(220)와 외접하는 제1유성기어(270), 제1유성기어(270)와 유 성기어축(275)으로 연결되는 제2유성기어(280), 제2유성기어(280)와 외접하는 제2태양기어(230), 제2태양기어(230)와 연결된 출력축(240), 상기 제1모터(111)에 연결되어 있는 웜(260), 웜(260)과 맞물리면서 입력축(210)이 관통되도록 배치되고 유성기어축(275)의 일측에 연결되는 웜휠(250), 웜휠(250)과 일체로 형성되면서 출력축(240)이 관통되도록 배치되고 유성기어축(275)의 타측에 연결되는 캐리어(290), 이들 부재를 둘러싸도록 된 하우징(200)을 포함하여 구성된다.
이러한 구성을 가지는 종래 자동차의 능동 전륜 조향장치와 기어비 변환장치의 작동 원리는 다음과 같다.
운전자가 조향휠(101)을 조작함에 따라 조향축(103)의 일부인 입력축(210)이 회전하면 입력축(210)의 하단에 형성되어 있는 제1태양기어(220)가 입력축(210)과 연동하여 회전한다. 또한, 제1태양기어(220)와 외접하고 있는 제1유성기어(270)도 회전하게 되고 제1유성기어(270)와 유성기어축(275)으로 연결되어 있는 제2유성기어(280)가 회전하게 된다. 최종적으로, 제2유성기어(280)와 외접하는 제2태양기어(230)가 회전하게 되고, 이에 따라 제2태양기어(230)로부터 연장되어 형성된 출력축(240)이 회전하게 됨으로써, 운전자의 조향휠(101) 조작에 따라 발생한 조향력이 랙-피니언 기구부(121)까지 전달되게 되는 것이다.
그런데, 위의 과정은 제1모터(111)가 작동하지 않는 경우이고, 제1모터(111)가 작동하는 경우에는 다음과 같은 변화가 생긴다.
자동차의 속도를 감지하는 차속센서(117)와, 조향각의 변화를 감지하는 입력각센서(107) 및 출력각센서(115), 그리고 모터위치센서(113)로부터 각각 전기적 신 호가 발생하여 ECU(125)에 도달하면, ECU(125)는 제1모터(111)에 전기적 신호를 전달하여 제1모터(111)를 구동하게 된다.
이렇게 제1모터(111)가 구동되면 모터축(미도시)에 연결되어 있는 웜(260)도 회전하고 그에 따라 웜(260)과 맞물려 있는 웜휠(250)이 회전하며 최종적으로 웜휠(250)과 일체로 구성되어 있는 캐리어(290)가 회전하게 됨으로써 입력각에 대한 출력각의 비를 조절할 수 있게 된다.
자동차의 능동 전륜 조향장치는 자동차가 고속으로 주행하는 경우에는 운전자가 조향휠(101)을 한쪽 방향으로 조작하여 입력축(210)과 제1태양기어(220) 및 제1유성기어(270)가 회전하더라도 ECU(125)가 웜휠(250), 더 나아가 캐리어(290)가 제1유성기어(270)와 연결되어 있는 제2유성기어(280)의 회전을 방해하는 방향으로 회전하도록 제1모터(111)를 제어함으로써, 결국에는 입력축(210)의 회전각도에 비하여 출력축(240)의 회전각도가 작게 되도록 하여 안전한 운전을 할 수 있도록 보조한다.
한편, 자동차의 능동 전륜 조향장치는 자동차가 주차 등을 위해 저속 상태에 있는 경우에는 입력축(210)의 회전각도에 비하여 출력축(240)의 회전각도가 크게 되는 방향으로 제1모터(111)를 제어함으로써 운전자가 보다 작은 힘으로 용이한 운전을 할 수 있게 하여 준다.
그런데, 이러한 구성의 기어비 변환장치(110)에 쓰이는 웜휠(250)과 웜(260)에서는 각각 맞물리는 기어치 사이에 백래쉬가 존재하게 된다. 백래쉬는 서로 인접하는 기어치 사이의 틈을 말하는 것으로, 보다 구체적으로는 한 기어의 기어치와 다른 기어의 기어치가 서로 맞물릴 때 맞물린 기어치의 후방에 생기는 공간을 지칭한다.
한편, 구동기어와 종동기어가 맞물리는 기어장치에 있어서, 구동기어와 종동기어의 속도가 일정한 경우에는 문제가 없으나, 어떠한 이유로 인해 속도가 일정하지 않게 되는 경우에는 백래쉬 때문에 소음이 발생할 수 있다.
즉, 서로 맞물려 있던 구동기어의 기어치와 종동기어의 기어치가 맞물림을 마치기 전에 종동기어의 기어치가 구동기어의 기어치의 후방에 부딪히면서 소음이 발생하는 것이다.
자동차의 조향장치에서는, 이러한 백래쉬 때문에 발생하는 소음이 조향시 불쾌감을 일으키는 한편 기어치의 마모를 점차 촉진시키게 된다. 따라서, 상기와 같은 기어비 변환장치를 구성하는 웜과 웜휠은 백래쉬 및 유격 그리고 소음을 관리하기 위해 웜과 웜휠의 간격을 조절하는 공정을 거쳐야 하는데, 이 공정은 먼저 웜과 웜휠의 중심거리를 1차로 측정하고 2차로 하우징과 웜휠의 중심거리를 측정하여 1차 측정값과 2차 측정값을 기준으로 웜과 웜휠의 간격을 매칭하는 까다로운 공정으로 이루어지고 있어서, 공정 절차가 복잡하고 과도한 재고보유가 유발되는 문제점이 있었다.
이러한 문제점을 해결하기 위해 본 발명은 웜과 웜휠을 감싸도록 일체로 된 하우징을, 웜을 감싸는 웜하우징과 웜휠을 감싸는 웜휠하우징으로 분리하여 형성하고, 이들을 연결수단으로 연결하여 웜하우징이 웜휠하우징에 대해 상대회전 가능하도록 하여서, 웜하우징과 웜휠하우징의 상대회전으로 인해 백래쉬 및 유격 등을 용이하게 조절할 수 있는 웜기어 백래쉬 조절장치 및 이를 장착한 조향장치를 제공하는 데에 그 목적이 있다.
이러한 목적을 달성하기 위한 본 발명에 따른 윔기어 백래쉬 조절장치는, 일측이 모터와 결합하고, 웜이 내주하는 웜하우징과; 상기 웜하우징의 길이방향을 따라 배치되고서, 일측에 연결수단이 관통할 수 있도록 연결홀이 천공되어 있으며, 타측에는 고정수단이 관통하는 안내홀이 천공되어 있는 웜하우징 지지대; 상기 웜하우징 지지대가 외주면 일측에 형성되고, 웜휠이 내주하며, 일측 끝단에 하나 이상의 제1체결부가 형성되는 웜휠하우징 및; 상기 제1체결부와 체결수단으로 연결되는 제2체결부가 외주면에 형성되어 상기 웜휠하우징의 일측 끝단에 결합되는 웜휠하우징 덮개;를 포함하여 구성되는 것을 특징으로 한다.
또한, 본 발명에 따른 웜기어 백래쉬 조절장치는, 일측이 모터와 결합하고, 웜이 내주하며, 일측에는 제1삽입홈이 형성되고 길이방향의 타측에는 제3삽입홈이 형성되어 있는 웜하우징과; 상기 웜하우징의 길이방향을 따라 배치되고서, 일측에 연결수단이 관통할 수 있도록 연결홀이 천공되어 있는 웜하우징 지지대; 상기 웜하우징 지지대가 외주면 일측에 형성되고, 웜휠이 내주하며, 일측 끝단에 하나 이상 의 제1체결부가 형성됨과 더불어, 상기 제1삽입홈과 상기 제3삽입홈에 대응하여 제2삽입홈과 제4삽입홈이 각각 형성되는 웜휠하우징; 상기 제1삽입홈과 상기 제2삽입홈을 연통하여 삽입되는 제1탄성부재; 상기 제3삽입홈과 상기 제4삽입홈을 연통하여 삽입되는 제2탄성부재 및; 상기 제1체결부와 체결수단으로 연결되는 제2체결부가 외주면에 형성되어 상기 웜휠하우징의 일측 끝단에 결합되는 웜휠하우징 덮개;를 포함하여 구성되는 것을 특징으로 한다.
또, 본 발명에 따른 조향장치는, 전술한 바와 같은 웜기어 백래쉬 조절장치를 장착한 것을 특징으로 한다.
이하, 본 발명의 바람직한 실시예들을 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 있어서, 관련된 공지 구성 또는 기능에 대한 구체적인 설명이 본 발명의 요지를 흐릴 수 있다고 판단되는 경우에는 그 상세한 설명은 생략한다.
본 발명의 실시예들에 따른 웜기어 백래쉬 조절장치는 웜과 웜휠의 기어치 사이의 백래쉬 등을 조절할 필요성이 있는 다양한 종류의 장치에 적용될 수 있으며, 특히 자동차의 능동 전륜 조향장치 중 기어비 변환장치에 적용되는 경우에 그 효용성이 높을 것이다.
도 3a는 본 발명의 제1실시예에 따른 웜기어 백래쉬 조절장치의 사시도이고, 도 3b는 본 발명의 제1실시예에 따른 웜기어 백래쉬 조절장치의 정면도이며, 도 3c는 도 3b에 표시된 "A"의 변형예들을 도시한 확대도이다.
도 3a와 도 3b 및 도 3c에 도시된 바와 같이, 본 발명의 제1실시예에 따른 웜기어 백래쉬 조절장치는, 일측이 모터(111:도 1의 제1모터에 해당되는 것으로, 설명의 편의상 이하에서는 '모터(111)'로 표시한다)와 결합하고, 웜(미도시)이 내주하는 웜하우징(310)과; 이 웜하우징(310)의 길이방향을 따라 배치되고서, 일측에 연결수단(351)이 관통할 수 있도록 연결홀(352)이 천공되어 있으며, 타측에는 고정수단(353)이 관통하는 안내홀(354)이 천공되어 있는 웜하우징 지지대(350); 이 웜하우징 지지대(350)가 외주면 일측에 형성되고, 웜휠(미도시)이 내주하며, 일측 끝단에 하나 이상의 제1체결부(360)가 형성되는 웜휠하우징(340) 및; 상기 제1체결부(360)와 체결수단(390)으로 연결되는 제2체결부(380)가 외주면에 형성되어 상기 웜휠하우징(340)의 일측 끝단에 결합되는 웜휠하우징 덮개(370);를 포함하여 구성된다.
웜하우징(310)은 종래 하우징(200:도 2 참조) 중에서 웜(260:도 2 참조)을 감싸는 부분에 해당하게 되는데, 일측이 모터(111)와 결합하고 그 안에 웜이 내주하게 된다.
웜하우징(310)의 일단 양측에는 연결수단(351)이 결합되는 연결부(320)가 돌출되어 형성될 수 있는 한편, 타단 양측에는 고정수단(353)이 결합되는 고정부(330)가 돌출되어 형성될 수 있는데, 연결부(320) 및 고정부(330)는 도 3a에 도시된 바와 같이 웜하우징(310)과 웜하우징 지지대(350) 사이에 돌출되어 형성될 수 도 있고, 연결수단(351) 및 고정수단(353)을 끼워서 웜하우징(310)과 웜하우징 지지대(350)를 결합할 수 있도록 웜하우징(310)에 홈이나 구멍으로 형성될 수도 있다.
연결수단(351)은, 웜하우징(310)이 웜하우징 지지대(350)의 연결홀(352)을 중심으로 회전할 수 있도록 핀이 바람직할 것이나, 반드시 이에 한정되는 것은 아니며 웜하우징(310)이 원활하게 회전할 수 있게 하는 것이라면 그 어떤 것이라도 가능한데, 예컨대 각각의 연결홀(352)을 관통해 웜하우징(310)의 연결부(320)에 나사결합되는 한 쌍의 볼트로 이루어질 수도 있을 것이다.
웜하우징 지지대(350)는 웜하우징(310)의 길이방향을 따라 배치되어 양측에서 감싸고, 그 길이방향 일측에는 연결수단(351)이 관통할 수 있도록 연결홀(352)이 천공되어 있으며, 타측에는 고정수단(353)이 관통하는 안내홀(354)이 천공되어 있다.
여기에서 웜하우징 지지대(350)가 웜하우징(310)을 양측에서 감싼다는 의미는, 웜하우징 지지대(350)가 후술하는 웜휠하우징(340)으로부터 돌출되어 형성된 2개의 판 형상으로 구비되어 웜하우징(310)이 이들 사이에 위치하게 되는 것을 의미한다.
이와 같이 웜하우징(310)이 웜하우징 지지대(350) 사이에 위치하였을 때 웜하우징(310)과 웜하우징 지지대(350) 사이는, 웜하우징(310)의 양측에 연결부(320) 및 고정부(330)가 돌출되어 형성되는 경우에, 연결부(320) 및 고정부(330)의 끝단과 웜하우징 지지대(350) 사이의 간격이 거의 없도록 하는 것이 바람직하고, 웜하 우징(310)의 양측에 연결부(320) 및 고정부(330)가 돌출되어 형성되지 않고 웜하우징(310)에 홈이나 구멍으로 형성되는 경우에는 웜하우징(310)과 웜하우징 지지대(350) 사이의 간격이 거의 없도록 하는 것이 바람직할 것이다.
상기 웜하우징 지지대(350)의 안내홀(354)은 웜하우징(310)이 연결수단(351)을 매개로 웜휠하우징(340)에 대해 상대회전할 때, 고정수단(353)이 이동하게 되는 가이드 역할을 하게 되고, 웜과 웜휠 사이에 적절한 백래쉬 및 유격 등이 있도록 웜하우징(310)과 웜휠하우징(340)의 위치를 맞춘 후 고정수단(353)을 조여서 웜하우징(310)을 웜휠하우징(340)에 대해 고정할 수 있게 되어 있다.
고정수단(353)은 볼트, 특히 스터드 볼트로 이루어지고, 이를 한쪽 안내홀(354)을 관통하여 고정부(330)에 삽입한 후 양쪽 안내홀(354)의 외부로 노출된 부분에 각각 너트를 체결하여 고정할 수 있는데, 반드시 이러한 볼트에 한정되는 것은 아니다.
또, 고정부(330)의 내주면에 나사산이 가공되어 있어, 상기 스터드 볼트가 나사결합되어 있을 수도 있다.
안내홀(354)은 도 3c에 도시된 바와 같이 일부분이 개방된 형상(도 3c의 우측 도면 참조)으로 될 수 있거나, 폐쇄된 형상(도 3c의 좌측 도면 참조)으로 될 수도 있다. 다만, 안내홀(354)의 폭은 고정수단(353)이 원활히 이동할 수 있되, 고정수단(353)이 안내홀(354)을 통과하여 빠져나갈 수 없도록 적절하게 형성되는 것이 바람직하다.
웜휠하우징(340)에는 웜하우징 지지대(350)가 외주면 일측에 형성되고, 그 안에 웜휠이 내주하며, 일측 끝단에 하나 이상의 제1체결부(360)가 형성된다. 이들 제1체결부(360)는 체결수단(390)에 의해 웜휠하우징 덮개(370)에 형성되어 있는 제2체결부(380)와 결합되게 된다.
본 발명의 실시예들에서는 제1체결부(360) 및 제2체결부(380)가 웜휠하우징(340) 및 웜휠하우징 덮개(370)의 원주 둘레를 따라 각각 2개가 형성되어 있는 것으로 도시되어 있으나, 반드시 이에 한정되는 것은 아니며, 그 개수와 형태는 다양하게 변경될 수 있다.
체결수단(390)으로는 예컨대 볼트가 사용될 수 있으나, 이에 한정되지 않고서 제1체결부(360)와 제2체결부(380)를 결합시킬 수 있는 것이라면 그 어떤 것이라도 가능할 것이다.
웜휠하우징 덮개(370)에는 전술한 바와 같이 제2체결부(380)가 형성되어 있어서, 이들 제2체결부(380)가 체결수단(390)에 의해 웜휠하우징(340)의 제1체결부(360)와 결합되어, 웜휠하우징 덮개(370)가 웜휠하우징(340)의 일측에 결합되게 된다.
또, 웜휠하우징 덮개(370)에는 중앙에 구멍이 형성되어 있어 입력축(210)이 관통하며, 출력축(240)은 입력축(210)의 반대편에서 웜휠하우징(340)을 관통하여 뻗어 있다.
상기 웜하우징(310)은 웜휠하우징(340)에 대해, 연결홀(352)을 관통하여 뻗어 있는 연결수단(351)을 회전축으로 해서 회전가능해야 하므로, 웜하우징(310)과 웜휠하우징(340)은 분리되어 형성되어야 하고, 특히 웜하우징(310)과 웜휠하우 징(340)이 만나는 경계부분에는 적절한 간격이 형성되어 있어야 한다.
이와 같이 구성된 본 발명의 제1실시예에 따른 웜기어 백래쉬 조절장치에서 작업자가 백래쉬를 조절하는 과정을 간략히 설명하면 다음과 같다.
먼저, 웜휠하우징(340) 내에 구비된 웜휠과 웜하우징(310) 내에 구비된 웜의 기어치 사이에 존재하는 백래쉬가 큰 경우에, 작업자는 웜하우징(310)을 웜하우징 지지대(350)에 대해 연결수단(351)을 회전축으로 해서 웜휠하우징(340)과 밀접하게 되도록 회전시키게 되고, 이렇게 하여 웜하우징(310)에 고정된 모터축의 윔휠에 대한 기울기를 변경시킨 후 고정수단(353)을 조임으로써 웜하우징(310)의 위치를 고정시키게 된다. 따라서, 웜과 웜휠의 기어치 사이의 간격이 좁아지게 되므로 결국 웜기어의 백래쉬가 줄어들게 된다.
반대로, 웜과 웜휠의 기어치 사이의 백래쉬가 작은 경우에는, 웜하우징(310)을 위의 경우와 반대방향으로 회전시킴으로써 웜과 웜휠의 기어치 사이의 백래쉬가 커지도록 조절할 수 있게 된다.
이렇게 해서, 웜과 웜휠의 간격을 조절하는 과정이 훨씬 용이하게 이루어지는 장점이 있게 되는 것이다.
도 4a는 본 발명의 제2실시예에 따른 웜기어 백래쉬 조절장치의 사시도이고, 도 4b는 본 발명의 제2실시예에 따른 웜기어 백래쉬 조절장치의 정면도이며, 도 4c는 도 4b의 B-B선 단면도이다.
도 4a와 도 4b 및 도 4c에 도시된 바와 같이, 본 발명의 제2실시예에 따른 웜기어 백래쉬 조절장치는, 일측이 모터(111)와 결합하고, 웜(260)이 내주하며, 일 측에는 제1삽입홈(421)이 형성되고 길이방향의 타측에는 제3삽입홈(432)이 형성되어 있는 웜하우징(310)과; 이 웜하우징(310)의 길이방향을 따라 배치되고서, 일측에 연결수단(351)이 관통할 수 있도록 연결홀(352)이 천공되어 있는 웜하우징 지지대(350); 이 웜하우징 지지대(350)가 외주면 일측에 형성되고, 웜휠(250)이 내주하며, 일측 끝단에 하나 이상의 제1체결부(360)가 형성됨과 더불어, 상기 제1삽입홈(421)과 상기 제3삽입홈(432)에 대응하여 제2삽입홈(422)과 제4삽입홈(471)이 각각 형성되는 웜휠하우징(340); 상기 제1삽입홈(421)과 상기 제2삽입홈(422)을 연통하여 삽입되는 제1탄성부재(424); 상기 제3삽입홈(432)과 상기 제4삽입홈(471)을 연통하여 삽입되는 제2탄성부재(425) 및; 상기 제1체결부(360)와 체결수단(390)으로 연결되는 제2체결부(380)가 외주면에 형성되어 상기 웜휠하우징(340)의 일측 끝단에 결합되는 웜휠하우징 덮개(370);를 포함하여 구성된다.
웜하우징(310)은 일측이 모터(111)와 결합하고 그 안에 웜(260)이 내주하며, 일측에는 제1삽입홈(421)이 형성되어 있고 타측에는 제3삽입홈(432)이 형성되어 있다. 또, 일단 양측에는 지지부(430)가 돌출되어 형성될 수 있는 한편, 연결수단(351)이 결합되는 연결부(320)가 돌출되어 형성될 수 있는데, 여기서 연결부(320)는 본 발명의 제1실시예에 따른 웜기어 백래쉬 조절장치의 웜하우징에 형성된 연결부와 동일하므로 이에 대한 설명은 생략하기로 한다.
상기 지지부(430)는, 웜하우징(310)이 연결부(420)를 기준으로 선회되어 움직일 때 또는 진동 등이 발생할 때, 웜하우징(310)이 웜하우징 지지대(350) 사이에서 흔들리지 않도록 지지해 주는 역할을 한다.
제1삽입홈(421)은 웜하우징(310)의 일측(즉, 웜하우징(310)의 모터(111)가 결합되는 쪽)에 움푹 파여 형성되고, 그 폭은 제1탄성부재(424)가 삽입될 수 있도록 제1탄성부재(424)의 폭보다 다소 넓게 형성되는 것이 바람직하다. 또한, 제1삽입홈(421)의 깊이는 제1탄성부재(424)가 안착될 수 있도록 적절히 형성되면 된다.
제3삽입홈(432)은 웜하우징(310)의 타측(즉, 웜하우징(310)의 길이방향으로 제1삽입홈(421)의 반대쪽)에 형성되어 있는데, 바람직하기로는 웜하우징(310)의 일측면에서 돌출되어 길게 형성된 제3삽입홈부(431) 내에 형성된다.
제3삽입홈부(431)의 길이는 도 4a에 도시된 바와 같이 대략 웜하우징(310)의 원형 단면이 갖는 반경 정도로 될 수 있으나, 이에 한정되는 것은 아니며 더 길게 또는 더 짧게 형성될 수도 있을 것이다. 또, 제3삽입홈부(431)의 단면형상은 제2탄성부재(425)가 제3삽입홈(432) 내에 안착될 수 있도록 대략 원형으로 되는 것이 좋다.
웜하우징 지지대(350)는 웜하우징(310)의 길이방향을 따라 배치되어 양측에서 감싸고, 그 길이방향 일측에는 연결수단(351)이 관통할 수 있도록 연결홀(352)이 천공되어 있으며, 타측에는 지지부(430)가 이동할 수 있도록 가이드하는 안내홈(454)이 일정 깊이로 움푹 파여 형성될 수 있는데, 이 안내홈(454)은 생략될 수도 있다.
웜휠하우징(340)에는 웜하우징 지지대(350)가 외주면 일측에 형성되고, 그 안에 웜휠(250)이 내주하며, 일측 끝단에 하나 이상의 제1체결부(360)가 형성된다. 또, 웜휠하우징(340)에 형성된 제2삽입홈(422)과 제4삽입홈(471)은 웜하우징(310) 에 형성된 제1삽입홈(421)과 제3삽입홈(432)에 각각 대응하여 형성된다.
제2삽입홈(422)은 바람직하기로 제2삽입홈부(423) 내에 형성되는데, 제2삽입홈(422)은 조립될 때 제1삽입홈(421)을 마주보도록 형성되어, 제1탄성부재(424)가 이들 삽입홈을 연통하여 삽입된다. 또한, 제2삽입홈부(423)는 웜휠하우징(340)의 일측으로부터 돌출되어 길게 형성된다.
제4삽입홈(471)은 바람직하기로 제4삽입홈부(470) 내에 형성되는데, 제4삽입홈(471)은 조립될 때 제3삽입홈(432)을 마주보도록 형성되어, 제2탄성부재(425)가 이들 삽입홈을 연통하여 삽입된다. 또, 제4삽입홈부(470)는 웜휠하우징(340)의 타측(즉, 웜휠(250)을 기준으로 제2삽입홈부(423)의 반대쪽)에 형성되며, 그 단면형상은 제2탄성부재(425)가 제4삽입홈(471) 내에 안착될 수 있도록 대략 원형으로 되는 것이 좋다.
중공부를 갖춘 조절수단(473)이 제4삽입홈(471)에 체결되는데, 제4삽입홈(471)의 내주면에 나사산을 가공하고 조절수단(473)의 외주면에도 나사산을 가공하여, 조절수단(473)을 제4삽입홈(471)에 나사결합하는 것이 바람직하다. 또한, 제2탄성부재(425)가 조절수단(473)의 중공부 또는 끼움홈(472)에 끼워짐으로써, 조절수단(473)을 제4삽입홈(471)에 인입하거나 인출함에 따라 제2탄성부재(425)가 안정적으로 압축 또는 신장될 수 있게 된다.
제1탄성부재(424)와 제2탄성부재(425)는 코일스프링으로 이루어지며, 제1탄성부재(424)와 제2탄성부재(425)의 스프링 상수값은 웜하우징(310)을 웜휠하우징(340)에다 고정할 수 있도록 적절히 큰 값으로 선택된다. 이에 따라 힌지 및 지 지점으로 작용하는 연결수단(351)의 양쪽에 배치된 상기 탄성부재들(424, 425)이 각각 웜하우징(310)과 웜휠하우징(340)에 대해 동시에 탄성력을 가하고 이들 탄성력이 평형을 이루고 있는 상태로 되면서 웜하우징(310)과 웜휠하우징(340)의 결합이 유지되게 된다.
연결수단(351)은 상기 제1실시예의 연결수단과 동일하므로 이에 대한 설명은 생략하기로 한다.
웜휠하우징 덮개(370)에는 체결수단(390)에 의해 웜휠하우징(340)의 제1체결부(360)와 결합되는 제2체결부(380)가 형성되어 있어, 웜휠하우징(340)의 일측에 결합되게 된다.
체결수단(390) 또한 상기 제1실시예의 체결수단과 동일하므로 이에 대한 설명은 생략하기로 한다.
이와 같이 구성된 본 발명의 제2실시예에 따른 웜기어 백래쉬 조절장치에서 작업자가 백래쉬를 조절하는 과정을 간략히 설명하면 다음과 같다.
웜휠하우징(340) 내에 구비된 웜휠과 웜하우징(310) 내에 구비된 웜의 기어치 사이에 존재하는 백래쉬가 작은 경우에, 작업자는 조절수단(473)을 이용하여 웜하우징(310)을 웜하우징 지지대(350)에 대해 연결수단(351)을 선회축으로 해서 선회시키게 되고, 이렇게 선회시키면 웜하우징(310)에 고정된 모터축의 웜휠에 대한 기울기가 변경되어서 웜과 웜휠의 기어치 사이의 간격이 벌어지게 되므로 결국 웜기어의 백래쉬가 적절히 커지게 된다.
즉, 작업자가 조절수단(473)을 제4삽입홈부(470) 안으로 인입되도록 조작하 게 되면, 제3삽입홈(432)과 제4삽입홈(471) 사이에 위치하는 제2탄성부재(425)가 제3삽입홈부(431)를 밀어내게 되고, 이에 따라 웜하우징(310)이 연결수단(351)을 중심으로 소정 각도만큼 선회하게 되어서 웜과 웜휠의 기어치 사이의 간격이 벌어지게 되는 것이다. 이때, 제1삽입홈(421)과 제2삽입홈(422) 사이에 위치하는 제1탄성부재(424)는 미세하게 압축된다.
반대로, 웜과 웜휠의 기어치 사이의 백래쉬가 큰 경우에는, 조절수단(473)을 제4삽입홈부(470) 밖으로 인출되도록 하면 웜하우징(310)이 위와 반대방향으로 선회하게 되어 결국 웜과 웜휠의 기어치 사이의 백래쉬가 적절히 줄어들게 된다.
이렇게 해서, 웜과 웜휠의 간격을 조절하는 과정이 훨씬 용이하게 이루어지는 장점이 있게 되는 것이다.
또한, 본 발명의 제2실시예에 따른 웜기어 백래쉬 조절장치의 경우, 제1탄성부재(424)와 제2탄성부재(425)가 웜하우징(310)과 웜휠하우징(340) 사이에 발생하는 진동 등을 흡수하는 기능도 수행하게 된다. 이때, 제1탄성부재(424) 및 제2탄성부재(425)의 스프링 상수값은 웜하우징(310)과 웜휠하우징(340)의 사이에서 발생하는 진동 등을 흡수할 수 있으면서 웜하우징(310)을 웜휠하우징(340)에 대해 위치 고정할 수 있도록 적절히 선택되어야 할 것이다.
즉, 스프링 상수값이 너무 크면 웜하우징(310)과 웜휠하우징(340) 사이에 발생하는 진동 등을 적절히 흡수할 수 없게 되고, 스프링 상수값이 너무 작으면 웜하우징(310)의 웜휠하우징(340)에 대한 위치고정을 확실히 수행할 수 없게 되기 때문이다.
도 5a는 본 발명의 제3실시예에 따른 웜기어 백래쉬 조절장치의 사시도이고, 도 5b는 본 발명의 제3실시예에 따른 웜기어 백래쉬 조절장치의 단면도로서, 이들에 도시된 바와 같이 본 발명의 제3실시예에 따른 웜기어 백래쉬 조절장치는, 제3삽입홈부(431)에 제3삽입홈(432)과 연통되는 관통구멍이 형성되고서, 이 관통구멍을 통해 조절수단(473)의 끼움홈(472) 및 제2탄성부재(425) 내에 삽입되고 조절수단(473)과 나사결합되는 지지볼트(474)와, 웜하우징(310)의 제3삽입홈부(431) 및 지지볼트(474) 사이에 배치되는 제3탄성부재(426)를 추가로 구비한 것을 제외하고, 상기 제2실시예와 유사한 구조로 되어 있다.
이처럼 지지볼트(474) 및 제3탄성부재(426)를 구비함으로써, 제1탄성부재(424)와 제2탄성부재(425)에 의해 웜하우징(310)과 웜휠하우징(340)의 결합이 유지될 때, 상기 연결수단(351)과 더불어 지지볼트(474)는 웜하우징(310)과 웜휠하우징(340)이 서로에 대해 견고하게 고정되게 하고, 특히 제3탄성부재(426)에 의해 웜하우징(310)이 웜휠하우징(340) 쪽으로 힘을 받게 되어 더욱 신뢰성 있게 고정되어, 이에 따라 장치의 조립성이 크게 향상되는 장점이 있게 된다.
이와 같이 구성된 본 발명의 제3실시예에 따른 웜기어 백래쉬 조절장치에서 작업자가 백래쉬를 조절하는 과정을 간략히 설명하면 다음과 같다.
웜휠하우징(340) 내에 구비된 웜휠과 웜하우징(310) 내에 구비된 웜의 기어치 사이에 존재하는 백래쉬가 큰 경우에, 즉 작업자가 지지볼트(474)를 조절수단(473)의 안쪽으로 인입되도록 조작하게 되면, 제3삽입홈(432)과 제4삽입홈(471) 사이에 위치하는 제2탄성부재(425)가 압축되면서 웜하우징(310)이 연결수단(351)을 중심으로 소정 각도만큼 선회하게 되어서 웜과 웜휠의 기어치 사이의 간격이 좁아지게 되고, 결국 웜기어의 백래쉬가 줄어들게 된다.
반대로, 웜과 웜휠의 기어치 사이의 백래쉬가 작은 경우에는, 지지볼트(474)를 제3삽입홈부(431)의 바깥쪽으로 인출되도록 하면 웜하우징(310)이 위와 반대방향으로 이동하게 되어 결국 웜과 웜휠의 기어치 사이의 백래쉬가 적절히 커지게 된다.
이상의 설명은 본 발명의 기술 사상을 예시적으로 설명한 것으로서, 본 발명이 속하는 기술분야에서 통상의 지식을 가진 자라면 본 발명의 본질적인 특성에서 벗어나지 않는 범위에서 다양한 수정 및 변형이 가능할 것이다. 따라서, 본 발명에 개시된 실시예들은 본 발명의 기술 사상을 한정하기 위한 것이 아니라 설명하기 위한 것이고, 이러한 실시예들에 의하여 본 발명의 기술 사상의 범위가 한정되는 것은 아니다. 본 발명의 보호범위는 아래의 청구범위에 의하여 해석되어야 하며, 그와 동등한 범위 내에 있는 모든 기술 사상은 본 발명의 권리범위에 포함되는 것으로 해석되어야 할 것이다.
도 1은 종래 자동차의 능동 전륜 조향장치의 구성도이다.
도 2는 기어비 변환장치를 나타낸 개략도이다.
도 3a는 본 발명의 제1실시예에 따른 웜기어 백래쉬 조절장치의 사시도이다.
도 3b는 본 발명의 제1실시예에 따른 웜기어 백래쉬 조절장치의 정면도이다.
도 3c는 도 3b에 표시된 "A"의 변형예들을 도시한 확대도이다.
도 4a는 본 발명의 제2실시예에 따른 웜기어 백래쉬 조절장치의 사시도이다.
도 4b는 본 발명의 제2실시예에 따른 웜기어 백래쉬 조절장치의 정면도이다.
도 4c는 도 4b의 B-B선 단면도이다.
도 5a는 본 발명의 3실시예에 따른 웜기어 백래쉬 조절장치의 사시도이다.
도 5b는 본 발명의 3실시예에 따른 웜기어 백래쉬 조절장치의 단면도이다.

Claims (16)

  1. 일측이 모터와 결합하고, 웜이 내주하는 웜하우징과;
    상기 웜하우징의 길이방향을 따라 배치되고서, 일측에 연결수단이 관통할 수 있도록 연결홀이 천공되어 있으며, 타측에는 고정수단이 관통하는 안내홀이 천공되어 있는 웜하우징 지지대;
    상기 웜하우징 지지대가 외주면 일측에 형성되고, 웜휠이 내주하며, 일측 끝단에 하나 이상의 제1체결부가 형성되는 웜휠하우징 및;
    상기 제1체결부와 체결수단으로 연결되는 제2체결부가 외주면에 형성되어 상기 웜휠하우징의 일측 끝단에 결합되는 웜휠하우징 덮개;를 포함하여 구성되는 것을 특징으로 하는 웜기어 백래쉬 조절장치.
  2. 제1항에 있어서, 상기 웜하우징의 양측에는 상기 고정수단이 결합되는 고정부가 형성되어 있는 것을 특징으로 하는 웜기어 백래쉬 조절장치.
  3. 제2항에 있어서, 상기 고정부의 내주면에는 나사산이 가공되어 있는 것을 특징으로 하는 웜기어 백래쉬 조절장치.
  4. 제1항 내지 제3항 중 어느 한 항에 있어서, 상기 고정수단은 스터드 볼트이고, 그 양쪽에 각각 너트가 체결되는 것을 특징으로 하는 웜기어 백래쉬 조절장치.
  5. 일측이 모터와 결합하고, 웜이 내주하며, 일측에는 제1삽입홈이 형성되고 길이방향의 타측에는 제3삽입홈이 형성되어 있는 웜하우징과;
    상기 웜하우징의 길이방향을 따라 배치되고서, 일측에 연결수단이 관통할 수 있도록 연결홀이 천공되어 있는 웜하우징 지지대;
    상기 웜하우징 지지대가 외주면 일측에 형성되고, 웜휠이 내주하며, 일측 끝단에 하나 이상의 제1체결부가 형성됨과 더불어, 상기 제1삽입홈과 상기 제3삽입홈에 대응하여 제2삽입홈과 제4삽입홈이 각각 형성되는 웜휠하우징;
    상기 제1삽입홈과 상기 제2삽입홈을 연통하여 삽입되는 제1탄성부재;
    상기 제3삽입홈과 상기 제4삽입홈을 연통하여 삽입되는 제2탄성부재 및;
    상기 제1체결부와 체결수단으로 연결되는 제2체결부가 외주면에 형성되어 상기 웜휠하우징의 일측 끝단에 결합되는 웜휠하우징 덮개;를 포함하여 구성되는 것을 특징으로 하는 웜기어 백래쉬 조절장치.
  6. 제5항에 있어서, 상기 제4삽입홈에 조절수단이 구비되는 것을 특징으로 하는 웜기어 백래쉬 조절장치.
  7. 제6항에 있어서, 상기 제4삽입홈의 내주면에 나사산이 가공되어 있고, 상기 조절수단의 외주면에 나사산이 가공되어 있어, 조절수단이 제4삽입홈에 나사결합되는 것을 특징으로 하는 웜기어 백래쉬 조절장치.
  8. 제6항에 있어서, 상기 제3삽입홈부에 제3삽입홈과 연통되는 관통구멍이 형성되고서,
    이 관통구멍을 통해 조절수단과 나사결합되는 지지볼트와, 웜하우징의 제3삽입홈부 및 지지볼트 사이에 배치되는 제3탄성부재를 추가로 구비하는 것을 특징으로 하는 웜기어 백래쉬 조절장치.
  9. 제6항 내지 제8항 중 어느 한 항에 있어서, 상기 조절수단의 중앙에는 끼움홈이 형성되어 있고, 이 끼움홈에 상기 제2탄성부재가 끼워지는 것을 특징으로 하는 웜기어 백래쉬 조절장치.
  10. 제5항에 있어서, 상기 웜하우징의 양측에는 지지부가 돌출 형성되어 있는 것을 특징으로 하는 웜기어 백래쉬 조절장치.
  11. 제10항에 있어서, 웜하우징 지지대에서 연결홀과의 길이방향 반대측에는, 상기 지지부가 이동할 수 있도록 가이드하는 안내홈이 형성되는 것을 특징으로 하는 웜기어 백래쉬 조절장치.
  12. 제1항 또는 제5항에 있어서, 상기 연결수단은 핀인 것을 특징으로 하는 웜기어 백래쉬 조절장치.
  13. 제1항 또는 제5항에 있어서, 상기 연결수단은 한 쌍의 볼트인 것을 특징으로 하는 웜기어 백래쉬 조절장치.
  14. 일측이 모터와 결합하고, 웜이 내주하는 웜하우징과;
    상기 웜하우징의 길이방향을 따라 배치되고서, 일측에 연결수단이 관통할 수 있도록 연결홀이 천공되어 있으며, 타측에는 고정수단이 관통하는 안내홀이 천공되어 있는 웜하우징 지지대;
    상기 웜하우징 지지대가 외주면 일측에 형성되고, 웜휠이 내주하며, 일측 끝단에 하나 이상의 제1체결부가 형성되는 웜휠하우징 및;
    상기 제1체결부와 체결수단으로 연결되는 제2체결부가 외주면에 형성되어 상기 웜휠하우징의 일측 끝단에 결합되는 웜휠하우징 덮개;를 포함하여 구성되는 웜기어 백래쉬 조절장치를 장착한 조향장치.
  15. 일측이 모터와 결합하고, 웜이 내주하며, 일측에는 제1삽입홈이 형성되고 길이방향의 타측에는 제3삽입홈이 형성되어 있는 웜하우징과;
    상기 웜하우징의 길이방향을 따라 배치되고서, 일측에 연결수단이 관통할 수 있도록 연결홀이 천공되어 있는 웜하우징 지지대;
    상기 웜하우징 지지대가 외주면 일측에 형성되고, 웜휠이 내주하며, 일측 끝단에 하나 이상의 제1체결부가 형성됨과 더불어, 상기 제1삽입홈과 상기 제3삽입홈 에 대응하여 제2삽입홈과 제4삽입홈이 각각 형성되는 웜휠하우징;
    상기 제1삽입홈과 상기 제2삽입홈을 연통하여 삽입되는 제1탄성부재;
    상기 제3삽입홈과 상기 제4삽입홈을 연통하여 삽입되는 제2탄성부재 및;
    상기 제1체결부와 체결수단으로 연결되는 제2체결부가 외주면에 형성되어 상기 웜휠하우징의 일측 끝단에 결합되는 웜휠하우징 덮개;를 포함하여 구성되는 웜기어 백래쉬 조절장치를 장착한 조향장치.
  16. 제15항에 있어서, 상기 제4삽입홈에 조절수단이 구비되며,
    상기 제3삽입홈부에 제3삽입홈과 연통되는 관통구멍이 형성되고서,
    이 관통구멍을 통해 조절수단과 나사결합되는 지지볼트와, 웜하우징의 제3삽입홈부 및 지지볼트 사이에 배치되는 제3탄성부재를 추가로 구비하는 것을 특징으로 하는 웜기어 백래쉬 조절장치.
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