KR20090123208A - 전동식 동력조향장치의 소음저감장치 - Google Patents

Abstract

본 발명은 전동식 동력조향장치의 소음저감장치에 관한 것으로, 웜 기어축을 회전가능하게 지지하는 틸트 베어링의 유동을 탄력적으로 억제하면서 지지하여 스티어링 핸들의 조타시에 틸트 베어링에서의 작동 소음을 저감시켜 차량의 승차감을 향상시키도록 모터의 구동축과 웜 기어축을 연결하는 커플링과 상기 웜 기어축을 회전가능하게 지지하는 베어링의 내륜 사이에 탄성체가 개재된 것을 특징으로 한다.

웜 기어축, 구동축, 판스프링, 리프스프링

Description

전동식 동력조향장치의 소음저감장치{Noise reduction device for Motor driven power steering system}

본 발명은 전동식 동력조향장치에 관한 것으로, 특히 웜 기어축을 회전가능하게 지지하는 베어링의 내륜을 탄성체로 지지하여 조향핸들의 조타시에 베어링에서 발생하는 작동 소음을 효과적으로 저감하도록 한 전동식 동력조향장치의 소음저감장치에 관한 것이다.

종래 차량의 조향장치로서 운전자의 조향핸들의 조작력을 보조하는 동력조향장치가 널리 사용되고 있고, 상기 동력조향장치는 유압을 발생시켜 운전자의 핸들 조작력을 보조하는 유압식 동력조향장치가 일반적으로 적용되어 오고 있지만, 최근에는 모터의 회전력을 이용하여 운전자의 핸들 조작력을 보조하는 친환경적인 전동식 동력조향장치가 사용되고 있다.

상기 전동식 동력조향장치는 차속센서 및 조향토크센서 등에서 감지한 차량의 운행조건에 따라 전자제어장치가 모터를 구동시켜 차량의 저속 운행시에는 조향핸들의 조작력이 가벼워지도록 조향 보조력을 크게 하는 반면에 고속 운행시에는 조행들의 조작력이 무거워지도록 조향 보조력을 작게 하여 주행 안정성을 도모하 고, 비상 상황시에는 급속한 조향이 이루어질 수 있도록 하여 운전자에게 항상 최적으로 조향 보조력을 제공하게 되어 있다.

상기 전동식 동력조향장치는 상기 모터의 설치 위치에 따라 다양하게 구분되는 데, 도 1에는 모터가 스티어링 칼럼에 설치된 컬럼형 전동식 동력조향장치의 일례가 도시되어 있다.

즉 스티어링 핸들과 연결된 스티어링 칼럼(1)의 외주에는 웜휠 기어(2)가 일체로 회전되게 장착되고, 상기 웜휠 기어(2)와 치합하는 웜 기어(3)는 웜 기어축(3a)에 형성되어 있으며, 상기 웜 기어축(3a)은 그 양단에서 베어링(4a,4b)으로 회전가능하게 지지되고, 상기 웜 기어축(3a)은 모터(5)와 커플링(6)을 매개로 회전력을 전달받을 수 있도록 연결되어 있다.

상기 웜 기어(3)와 웜휠 기어(2)는 상기 구동모터(5)의 회전 속도를 감속해서 스티어링 칼럼에 전달하는 감속기어를 구성한다.

상기 웜 기어와 웜휠 기어의 기어 치형은 내구가 진행됨에 따라 마모가 발생하여 유격이 형성되는 데, 이러한 유격을 방지하여 상기 웜 기어와 웜휠 기어의 치형이 최적으로 치합하도록 상기 웜 기어축의 일측은 리프스프링(3b)과 같은 탄성체로 지지됨과 더불어 상기 일측 베어링(4a)은 상기 웜 기어축이 웜휠 기어 쪽으로 틸트될 수 있도록 틸트 베어링(4a)으로 구성된다.

도 2에는 상기 모터와 웜 기어축의 연결상태를 설명하는 단면이 도시되어 있는 바, 즉 모터의 구동축(5a)에는 결합부재(7)가 스플라인으로 일체로 회전되게 끼워져 결합되고, 상기 결합부재(7)는 상기 커플링(6)을 매개로 상기 웜 기어축(3a) 과 연결되어, 상기 모터의 회전력이 그 구동축과 상기 결합부재 및 상기 커플링(6)을 통해 상기 웜 기어축(3a)에 전달되게 되며, 상기 웜 기어축(3a)의 내부에는 부시(8)가 삽입됨과 더불어 상기 부시(8)의 외주에는 상기 웜 기어축을 탄력적으로 지지하는 스프링(9)이 끼워져 장착되어 있다.

도 3에는 상기 커플링(6)의 정면도가 도시되어 있는 바, 상기 커플링(6)은 상기 모터의 구동축에 끼워지도록 중앙에 조립구멍을 가진 커플링바디(6a)와, 이 커플링바디(6a)의 외주에 원주방향으로 일정 간격을 두고 배치되면서 반경방향으로 돌출한 8개의 아암(6b)을 구비하고, 상기 각 아암(6b) 사이에는 8개의 결합홀(6c)이 형성되어, 상기 8개의 결합홀(6c)에 상기 결합부재에서 돌출한 돌기와 상기 웜 기어축에서 돌출한 돌기가 교대로 삽입되어, 상기 결합부재가 상기 커플링을 매개로 상기 웜 기어축과 연결되게 되는 것이다.

상기 커플링(6)은 통상적으로 고무와 같은 탄성체로 이루어져, 상기 모터의 회전력을 상기 웜 기어축을 전달할 때에 모터의 급격한 토크 변화를 상기 커플링이 흡수하여 저감시키고, 충격도 완화시키게 된다.

도 4에는 상기 커플링과 상기 틸트 베어링의 배치 관계를 단면으로 확대하여 도시하고 있는 바, 즉 상기 틸트 베어링(4a)은 하우징에 고정되게 장착되는 외륜(4aa)과, 상기 웜 기어축(3a)의 외주에 압입되는 내륜(4ab) 및, 상기 외륜과 내륜 사이에 개재된 다수개의 볼(4ac)을 각각 구비하고, 상기 외륜과 내륜의 서로 대향하는 면에는 상기 볼(4ac)이 수용되는 수용홈(4ad)이 각각 형성되는 데, 상기 수용홈(4ad)의 직경은 상기 볼의 직경보다 크게 형성되어, 상기 볼이 상기 수용홈에 수용된 상태에서 어느 정도 상하 및 좌우로 이동이 가능하게 된다.

따라서 틸트 베어링에 의해 끼워져 지지되는 웜 기어축(3a)은 상기 틸트 베어링의 수용홈에 의해 그 축방향으로 유동될 수 있을 뿐만 아니라 상기 웜휠 기어 측으로 틸트될 수 있게 된다.

상기 커플링(6)은 모터와 웜 기어 사이에서 단지 모터의 회전력을 전달하는 기능을 할 뿐이고, 상기 웜 기어를 축방향으로 지지하는 어떠한 역할도 하지 못하고 있다.

그런데 상기와 같은 종래의 틸트 베어링을 매개로 한 웜 기어축의 지지구조에서 차량의 정차시 좌우 조타 후에 릴리이즈시킬 때와 험로를 주행할 때에 상기 웜 기어축이 좌우로 유동하게 되는 데, 웜 기어축의 좌우 유동으로 웜 기어축을 지지하고 있는 상기 틸트 베어링의 볼도 그 내륜과 외륜에 끼워진 상태로 좌우로 유동하면서 작동 소음을 발생시킨다고 하는 결점이 있었다.

이에 본 발명은 상기한 사정을 감안하여 안출된 것으로, 웜 기어축을 회전가능하게 지지하는 틸트 베어링의 유동을 탄력적으로 억제하여 스티어링 핸들의 조타시에 틸트 베어링에서 발생하는 작동 소음을 저감시켜 차량의 승차감을 향상시키도록 한 전동식 동력조향장치의 소음저감장치를 제공함에 그 목적이 있다.

상기와 같은 목적을 달성하기 위한 본 발명은, 모터의 구동축과 웜 기어축을 일체로 회전가능하게 연결하는 커플링과 상기 웜 기어축 사이에 상기 웜 기어축과 틸트 베어링을 탄력적으로 지지하는 탄성체가 개재된 것을 특징으로 한다.

또한 상기 모터의 구동축을 상기 커플링에 연결하는 결합부재와 상기 커플링 사이에도 상기 커플링과 웜 기어축 및 상기 틸트 베어링을 탄력적으로 지지하는 탄성체가 추가로 개재된 것을 특징으로 한다.

상기 탄성체는 판스프링 혹은 리프스프링인 것을 특징으로 한다.

본 발명에 따른 전동식 동력조향장치의 소음저감장치에 의하면, 웜 기어축을 회전가능하게 지지하는 틸트 베어링의 내륜을 탄성체로 지지하여 웜 기어축의 이동에 따른 틸트 베어링의 유동을 상기 탄성체로 효과적으로 억제하고, 커플링과 모터 연결부 사이에도 탄성체를 추가하여 댐핑 기능이 발휘되도록 함으로써, 스티어링 핸들의 조타시에 틸트 베어링의 작동 소음을 효과적으로 저감시켜 스티어링 핸들의 조작감 및 승차감을 향상시킬 수 있는 등의 효과가 있다.

이하 본 발명을 첨부된 예시도면에 의거 상세히 설명한다.

도 5는 본 발명의 1실시예에 따른 소음저감장치가 설치된 전동식 동력조향장치의 요부 정면도인 바, 즉 모터의 구동축(11)의 회전력을 웜 기어축(12)에 전달하도록 상기 구동축(11)과 웜 기어축(12) 사이에 커플링(13)이 개재되고, 상기 구동축(11)과 대향하는 상기 웜 기어축(12)의 일단은 틸트 베어링(14)을 매개로 회전가능하게 지지되며, 상기 커플링(13)의 상기 웜 기어축(12)과 대향하는 대향면에는 웜 기어축(12)을 향해 완만하게 구부러진 접시 형상의 판스프링(15)이 일체로 고정되게 부착된다.

도 6은 도 5의 요부 단면도인 바, 상기 틸트 베어링(14)은 하우징(16)에 고정되는 외륜(14a)과, 상기 웜 기어축(12)에 끼워져 지지되는 내륜(14b), 상기 외륜(14a)과 내륜(14b) 사이에 개재되는 다수개의 볼(14c) 및, 상기 외륜과 내륜의 서로 대향하는 대향면에 상기 볼의 직경보다 큰 직경을 갖도록 형성되어 상기 볼이 수용되는 수용홈(14d)을 각각 갖추고 있다.

상기 커플링(13)은 도 3에 도시한 종래의 커플링과 유사하게 상기 모터의 구동축(11)에 끼워지도록 중앙에 조립구멍이 형성된 커플링바디와, 이 커플링바디의 외주에 원주방향으로 일정 간격을 두고 배치되면서 반경방향으로 돌출한 다수개의 아암을 구비하고, 상기 커플링의 상기 틸트 베어링 쪽을 향한 일측면에 상기 판스프링(15)이 부착되어 있다.

상기 판스프링(15)의 외주 가장자리는 상기 베어링(14)의 내륜(14b)과 직접 밀착하거나 혹은 상기 웜 기어축을 개재하여 상기 내륜(14b)을 탄력적으로 지지하게 된다.

이에 따라 상기 웜 기어축(12)이 스티어링 핸들의 조작에 따라 축방향으로 밀리면서 상기 베어링에도 축방향으로 유동이 발생할 때에 상기 판스프링(15)이 베어링을 탄력적으로 지지하여 주므로, 베어링의 축방향지지 강성이 증대되고 베어링의 충격을 상기 판스프링이 흡수하여 주므로 소음이 저감되게 된다.

도 7과 도 8에는 본 발명의 2실시예에 따른 소음저감장치가 설치된 전동식 동력조향장치의 요부 정면도와 단면도가 각각 도시되어 있는 바, 2실시예에서는 상기 커플링바디의 상기 모터를 향한 일측면과 웜 기어축을 향한 타측면에 동시에 판스프링(15)이 부착되어, 상기 1실시예보다 판스프링에 의한 댐핑 및 완충 효과가 우수해져 소음 저감 효과가 향상되게 된다.

즉 상기 모터의 구동축(11)을 커플링(13)에 연결하는 결합부재(11a)와 상기 커플링(13)의 대향하는 일측면 사이에도 판스프링(15)이 개재되어 있다.

도 9와 도 10에는 본 발명의 3실시예에 따른 소음저감장치가 설치된 전동식 동력조향장치의 요부 사시도와 단면도가 각각 도시되어 있는 바, 3실시예에서는 상기 접시 형상의 판스프링(15)을 사용하는 대신에 다수개의 리프스프링(25)을 적용한 점에서 차이가 있고, 상기 틸트 베어링을 탄력적으로 지지하는 점에서 차이가 없다.

상기 각 리프스프링(25)의 일단은 상기 커플링바디(13a)에 고정되게 부착되는 반면에 각 리프스프링(25)의 타단은 상기 웜 기어축(12) 쪽을 향해 구부러져 상기 베어링의 내륜(14b)에 직접 밀착되거나 혹은 웜 기어축의 선단에 밀착되고, 각 리프스프링(25)은 원주 방향으로 일정 각도를 두고 다수개로 배치된다.

도 11과와 도 12에는 본 발명의 4실시예에 따른 소음저감장치가 설치된 전동식 동력조향장치의 요부 정면도와 단면도가 각각 도시되어 있는 바, 4실시예에서는 상기 커플링바디의 상기 모터를 향한 일측면과 웜 기어축을 향한 타측면에 동시에 다수개의 리프스프링(25)이 부착되어, 상기 3실시예보다 리프스프링에 의한 댐핑 및 완충 효과가 우수해져 소음 저감 효과가 향상되게 된다.

즉 상기 모터의 구동축(11)을 커플링(13)에 연결하는 결합부재(11a)와 상기 커플링(13)의 대향하는 일측면 사이에도 리프스프링(25)이 개재되어 있다.

상기 커플링(13)의 양측면에 장착되는 다수개의 리프스프링은 상기 커플링을 중심으로 좌우로 대칭되게 부착된다.

도 1은 종래 기술에 따른 전동식 동력조향장치의 절개 사시도,

도 2는 도 1의 요부 확대 단면도,

도 3은 커플링의 정면도,

도 4는 도 2의 요부 확대 단면도,

도 5는 본 발명의 1실시예에 따른 소음저감장치를 구비한 전동식 동력조향장치의 요부 정면도,

도 6은 도 5의 요부 단면도,

도 7은 본 발명의 2실시예에 따른 소음저감장치를 구비한 전동식 동력조향장치의 요부 정면도,

도 8은 도 7의 요부 단면도,

도 9는 본 발명의 3실시예에 따른 소음저감장치를 구비한 전동식 동력조향장치의 요부 사시도,

도 10은 도 9의 요부 단면도,

도 11은 본 발명의 4실시예에 따른 소음저감장치를 구비한 전동식 동력조향장치의 요부 정면도,

도 12는 도 11의 요부 단면도이다.

< 도면의 주요 부분에 대한 부호의 설명 >

11-구동축 12-웜 기어축

13-커플링 14-베어링

15-판스프링 16-하우징

25-리프스프링

Claims (5)

1. 모터의 구동축과 웜 기어축을 일체로 회전가능하게 연결하는 커플링과 상기 웜 기어축 사이에 상기 웜 기어축과 틸트 베어링을 탄력적으로 지지하는 탄성체가 개재된 전동식 동력조향장치의 소음저감장치.
2. 청구항 1에 있어서, 상기 모터의 구동축을 상기 커플링에 연결하는 결합부재와 상기 커플링 사이에도 상기 커플링과 웜 기어축 및 상기 틸트 베어링을 탄력적으로 지지하는 탄성체가 추가로 개재된 것을 특징으로 하는 전동식 동력조향장치의 소음저감장치.
3. 청구항 1 또는 2에 있어서, 상기 탄성체가 외측으로 완만하게 구부러진 판스프링인 것을 특징으로 하는 전동식 동력조향장치의 소음저감장치.
4. 청구항 1 또는 2에 있어서, 상기 탄성체가 원주 방향으로 일정 간격을 두고 배치된 다수개의 리프스프링인 것을 특징으로 하는 전동식 동력조향장치의 소음저감장치.
5. 청구항 4에 있어서, 상기 커플링의 양측에 위치되는 다수개의 리프스프링은 커플링을 중심으로 좌우로 대칭되게 배치된 것을 특징으로 하는 전동식 동력조향장 치의 소음저감장치.

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