KR20090125465A - 전동식 동력조향장치의 커플링 - Google Patents

Abstract

본 발명은 전동식 동력조향장치의 커플링에 관한 것으로, 모터의 회전력을 웜 기어축에 원활하게 전달할 수 있고, 스티어링 핸들의 조작에 따라 웜 기어축이 틸트된 상태로 축방향으로 유동할 때에 웜 기어축의 내주면과의 마찰로 인한 이음이 발생하지 않도록 하면서 조립 및 제작 공차도 원만하게 흡수할 있도록 모터의 구동축이 관통해서 끼워지도록 중앙에 조립구멍을 가진 커플링바디와, 이 커플링바디의 외주에 원주방향으로 일정 간격을 두고 배치되면서 반경방향으로 돌출한 다수개의 아암 및, 상기 커플링바디의 일측면에 원통 형상으로 형성되어 상기 모터축과 웜 기어축을 축방향으로 지지하는 스프링이 끼워져 설치되는 부시부를 구비하고 있다.

커플링, 모터, 웜 기어, 웜휠 기어

Description

전동식 동력조향장치의 커플링{Coupling for motor driven power steering system}

본 발명은 전동식 동력조향장치에 관한 것으로, 특히 모터의 회전력을 원활하게 전달하면서 웜 부시 기능을 동시에 수행하는 전동식 동력조향장치의 커플링에 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 도모하고, 비상 상황시에는 급속한 조향이 이루어질 수 있도록 하여 운전자에게 항상 최 적으로 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 형성되며, 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 구동축(5a)과 상기 결합부재 및 상기 커플 링(6)을 통해 상기 웜 기어축(3a)에 전달되게 되며, 상기 웜 기어축(3a)의 내부에는 스틸재질의 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 수용홈(4ad)에 의해 그 축방향으로 유동될 수 있을 뿐만 아니라 상기 웜휠 기어 측으로 틸트될 수 있게 된다.

도 5에는 상기 모터(5)의 구동축(5a)과 상기 웜 기어축(3a) 및 상기 부시(8)의 결합 관계를 단면으로 도시하고 있는 바, 즉 상기 웜 기어축(3a)의 일측에는 내부로 파여진 수용홈(3c)이 형성되고, 상기 수용홈(3c)에는 스틸 재질의 부시(8)가 삽입되며, 상기 부시(8)의 외주와 상기 수용홈의 바닥면 사이에 상기 스프링(9)의 양단이 안착되게 설치되고, 상기 부시(8)의 일측에는 수용홈이 형성되면서 이 수용홈에 상기 모터축(5a)의 선단부가 삽입된다.

이에 따라 상기 부시(8)를 통해 스프링(9)을 매개로 상기 모터축(5a)과 웜 기어축(3a)이 축방향으로 탄력적으로 지지되게 되는 데, 상기 웜 기어축(3a)은 상기 모터축(5a)을 향해 축방향으로 유격(a) 만큼 이동이 가능하게 설치된다.

그런데 상기와 같은 종래의 부시를 매개로 스프링에 의해 웜 기어축이 축방향으로 지지된 상태에서 스티어링 핸들을 조작에 따라 웜 기어축이 모터의 구동축 방향으로 이동할 때에 상기 부시와 웜 기어축 사이에서 마찰 및 충격 이음이 발생하게 된다.

이는 도 5에서 화살표로 도시한 바와 같이 상기 웜 기어축(3a)이 이동할 때에 상기 모터의 구동축(5a)에 대해 정확히 동일한 직선상으로 이동하지 못하고 약간 틸트된 상태로 이동함에 따라 상기 스프링(9)의 탄성력이 상기 부시(8)에 모멘트를 발생시켜 부시(8)가 틸트되면서 부시(8)의 전방 및 후방 모서리(8a)가 웜 기 어축의 내주면과 마찰되어 이음(뚝 소리)을 발생시키고, 이러한 이음은 운전자에게 불안감을 준다는 결점이 있었다.

상기와 같은 이음은 스틸재질의 부시의 가공 및 조립 오차가 발생할 때에도 형성된다.

이에 본 발명은 상기한 사정을 감안하여 안출된 것으로, 모터의 회전력을 웜 기어축에 원활하게 전달할 수 있고, 스티어링 핸들의 조작에 따라 웜 기어축이 틸트된 상태로 축방향으로 유동할 때에 웜 기어축의 내주면과의 마찰로 인한 이음이 발생하지 않도록 하면서 조립 및 제작 공차도 원만하게 흡수할 있도록 한 전동식 동력조향장치의 커플링을 제공함에 그 목적이 있다.

상기와 같은 목적을 달성하기 위한 본 발명은, 모터의 구동축이 관통해서 끼워지도록 중앙에 조립구멍을 가진 커플링바디와, 이 커플링바디의 외주에 원주방향으로 일정 간격을 두고 배치되면서 반경방향으로 돌출한 다수개의 아암 및, 상기 커플링바디의 일측면에 원통 형상으로 형성되어 상기 모터축과 웜 기어축을 축방향으로 지지하는 스프링이 끼워져 설치되는 부시부를 구비하고 있다.

바람직하기로는 상기 커플링바디와 아암 및 부시부가 탄성 재질로 일체로 형성된 것을 특징으로 한다.

본 발명에 따른 전동식 동력조향장치의 커플링에 의하면, 모터의 회전력을 웜 기어축에 전달하기 위해 다수개의 아암이 형성된 탄성 재질의 커플링바디에 부시부가 일체로 형성되면서 상기 부시부에 모터축과 웜 기어축을 축방향으로 탄력적으로 지지하기 위한 스프링이 끼워지는 구조로 되어, 상기 부시부가 상기 스프링을 끼워서 원활하게 지지함과 더불어 상기 웜 기어축이 틸트된 상태로 축방향으로 이동됨에 따라 스프링의 탄성력에 의해 상기 부시부에 모멘트가 가해져 부시부가 웜 기어축의 내주면과 마찰되어도 부시부 그 자체는 탄성 재질로 만들어져 있기 때문에 스틸 재질의 웜 기어축과 마찰로 인한 이음을 발생시킬 우려가 없으며, 부시부에 가공 혹은 조립 오차가 형성되어도 부시부의 탄성 재질의 특성으로 이를 원만하게 흡수하여 생산성을 향상시킬 수 있는 등의 효과가 있다.

이하 본 발명을 첨부된 예시도면에 의거 상세히 설명한다.

도 6은 본 발명에 따른 전동식 동력조향장치의 커플링의 구조가 사시도와 정면도 및 평면도로 도시되어 있는 바, 즉 모터의 구동축이 관통해서 끼워지도록 중앙에 조립구멍을 가진 커플링바디(16a)와, 이 커플링바디(16a)의 외주에 원주방향으로 일정 간격을 두고 배치되면서 반경방향으로 돌출한 8개의 아암(16b)을 구비하고, 상기 각 아암(16b) 사이에는 8개의 결합홀(16c)이 형성되어, 상기 8개의 결합홀(16c)에 모터축에 장착된 결합부재에서 돌출한 돌기와 웜 기어축에서 돌출한 돌기가 교대로 삽입되어서 상기 결합부재가 상기 커플링을 매개로 상기 웜 기어축과 일체로 회전가능하게 연결되게 되는 것이다.

상기 커플링(16)은 통상적으로 고무와 같은 탄성 재질로 이루어져, 상기 모터의 회전력을 상기 웜 기어축을 전달할 때에 모터의 급격한 토크 변화를 상기 커플링이 흡수하여 저감시키고, 충격도 완화시키게 된다.

또한 상기 커플링바디(16a)의 일측면에는 원통 형상을 한 부시부(16d)가 일체로 돌출해서 형성되어 있다.

도 7에는 상기한 구조로 된 본 발명에 따른 커플링을 사용하여 모터의 구동축과 웜 기어축을 연결한 상태의 단면이 도시되어 있는 바, 즉 모터의 구동축(5a)에는 결합부재(7)가 스플라인으로 일체로 회전되게 끼워져 결합되고, 상기 결합부재(7)는 상기 커플링(16)을 매개로 상기 웜 기어축(3a)과 연결되어, 상기 모터의 회전력이 그 구동축(5a)과 상기 결합부재 및 상기 커플링(16)을 통해 상기 웜 기어축(3a)에 전달되게 되며, 상기 웜 기어축(3a)의 내부에는 상기 커플링의 부시부(16d)가 삽입됨과 더불어 상기 부시부(16d)의 외주에는 상기 웜 기어축과 모터축을 축방향으로 탄력적으로 지지하는 스프링(9)이 끼워져 장착되어 있다.

따라서 상기 부시부(16d)에 상기 스프링(9)이 끼워져서 웜 기어축과 모터축을 원활하게 지지함과 더불어 상기 웜 기어축이 틸트된 상태로 축방향으로 이동됨에 따라 스프링(9)의 탄성력에 의해 상기 부시부(16d)에 모멘트가 가해져 부시부(16d)가 웜 기어축(3a)의 내주면과 마찰되어도 부시부(16d) 그 자체는 탄성 재질로 만들어져 있기 때문에 스틸 재질의 웜 기어축과 마찰로 인한 이음을 발생시킬 우려가 없으며, 부시부나 혹은 웜 기어축에 가공 혹은 조립 오차가 형성되어도 부시부의 탄성 재질의 특성으로 이를 원만하게 흡수하여 생산성을 향상시킬 수 있게 된다.

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 종래 기술에 따라 부시가 내장된 웜 기어축의 단면도,

도 6은 본 발명에 따른 커플링의 사시도와 정면도 및 평면도,

도 7은 본 발명에 따른 커플링을 사용하여 모터축과 웜 기어축을 연결한 상태의 단면도이다.

< 도면의 주요 부분에 대한 부호의 설명 >

1-스티어링 칼럼 2-웜휠 기어

3-웜 기어 4a,4b-베어링

5-모터 6-커플링

7-결합부재 8-부시

9-스프링 16-커플링

Claims (2)

1. 모터의 구동축이 관통해서 끼워지도록 중앙에 조립구멍을 가진 커플링바디와, 이 커플링바디의 외주에 원주방향으로 일정 간격을 두고 배치되면서 반경방향으로 돌출한 다수개의 아암 및, 상기 커플링바디의 일측면에 원통 형상으로 형성되어 상기 모터축과 웜 기어축을 축방향으로 지지하는 스프링이 끼워져 설치되는 부시부를 구비한 전동식 동력조향장치의 커플링.
2. 청구항 1에 있어서, 상기 커플링바디와 아암 및 부시부가 탄성 재질로 일체로 형성된 것을 특징으로 하는 전동식 동력조향장치의 커플링.

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