KR20100038894A

KR20100038894A - 전동식 동력 보조 조향장치의 감속기

Info

Publication number: KR20100038894A
Application number: KR1020080098051A
Authority: KR
Inventors: 김성윤
Original assignee: 주식회사 만도
Priority date: 2008-10-07
Filing date: 2008-10-07
Publication date: 2010-04-15

Abstract

본 발명은 전동식 동력 보조 조향장치의 감속기에 관한 것이다.

본 발명은 입력축과 연결되어 조향휠의 조향력을 전달하는 출력축과; 모터에 의해 구동되는 웜과 치합되며 상기 출력축 상에 결합되어 조향력을 보조하는 웜휠과; 상기 웜휠의 양측 단부에서 상기 출력축 상에 결합되어 탄성력으로 상기 웜휠의 축방향 운동을 한정하며 지지하는 댐퍼; 및 상기 댐퍼의 양측에서 댐퍼의 이동을 방지하도록 상기 출력축 상에 결합되는 고정부재;를 포함하여 구성되는 것을 특징으로 하는 전동식 동력 보조 조향장치의 감속기를 제공한다.

본 발명에 의하면 전동식 동력 보조 조향장치의 감속기에 있어서, 웜과 치합되어 회전하며 조향력을 보조하는 웜휠이 백래쉬의 발생시 양측면에 결합된 댐퍼의 탄성범위 내에서 축 방향으로 움직이며 댐핑되어 래틀 노이즈를 저감시킬 수 있는 효과가 있다.

전기식 동력 보조 조향장치, 조향축, 입력축, 출력축, 토션바

Description

전동식 동력 보조 조향장치의 감속기{Reducer of Electronic Power Steering Apparatus}

본 발명은 자동차의 전동식 동력 보조 조향장치에 관한 것이다. 더욱 상세하게는, 자동차의 전동식 동력 보조 조향장치의 감속기에 있어서, 웜과 치합되어 회전하며 조향력을 보조하는 웜휠이 백래쉬의 발생시 양측면에 결합된 댐퍼의 탄성범위 내에서 축 방향으로 움직이며 댐핑되어 래틀 노이즈를 저감시킬 수 있는 전동식 동력 보조 조향장치의 감속기에 관한 것이다.

일반적으로 자동차의 조향장치는 운전자가 조향휠을 돌려 자동차의 진행 방향을 자유로이 바꿀 수 있게 하는 장치로서, 자동차의 앞 바퀴가 선회하는 회전 중심을 임의로 변경하여 운전자가 원하는 방향으로 자동차를 진행시킬 수 있도록 보조하는 장치다.

이러한 조향장치에 있어서 운전자의 힘을 덜어주기 위해 보조 동력 기구로서 동력 조향장치(Power Steering System)가 사용되는데, 이러한 동력 조향장치는 크게 엔진의 힘을 이용하여 유압 펌프를 작동시켜 조향력을 보조하는 유압을 이용한 유압식 동력 보조 조향장치와 전기 모터를 이용한 전동식 동력 보조 조향장치가 있 다.

유압식 동력 보조 조향장치는 조향휠의 회전을 감지하여 엔진에서 회전력을 받아 유압 펌프를 작동시키고 이 유압을 랙바 혹은 조향축에 구성된 실린더와 같은 구동부에 보내어 운전자의 조향력을 보조해 주는 구조를 가진다.

이에 비하여 전동식 동력 보조 조향장치는 조향휠의 회전을 감지하여 랙 혹은 조향축에 설치되어 회전 운동을 도와주는 모터를 가동시켜 조향장치가 원활하게 작동되도록 하는 구조를 가지며, 전동식 동력 보조 조향장치는 크게 랙 구동형(R-EPS)과 조향축 구동형(C-EPS)이 있으나, 이하 조향축 구동형(C-EPS)에 대해서만 설명하기로 한다.

도 1은 종래의 전동식 동력 보조 조향장치의 개략도이다.

도 1에서 도시하는 바와 같이 전동식 동력 보조 조향장치는 조향휠(101)부터 양측 바퀴(108)까지 이어지는 조향 계통(100) 및 조향 계통(100)에 조향 보조 동력을 제공하는 보조 동력 기구(120)를 포함하여 구성된다.

조향계통(100)은 일측이 조향휠(101)에 연결되어 조향휠(101)과 함께 회전하고 타측은 한 쌍의 유니버설 조인트(103)를 매개로 피니언축(104)에 연결되는 조향축(102)을 포함하여 구성된다.

또한, 피니언축(104)은 랙-피니언 기구부(105)를 통해 랙바에 연결되고 랙바의 양단은 타이로드(106)와 너클암(107)을 통해 차량의 바퀴(108)에 연결된다. 랙-피니언 기구부(105)는 피니언축(104)에 형성되어 있는 피니언 기어(111)와 랙바의 외주면일측에 형성되어 있는 랙 기어(112)가 서로 맞물려서 형성되므로 운전자가 조향휠(101)을 조작하면 조향계통(100)에서 토크가 발생하고 토크에 의해서 랙-피니언 기구부(105)와 타이로드(106)를 통하여 바퀴(108)를 조향하게 된다.

보조 동력기구(120)는 운전자가 조향휠(101)에 가하는 토크를 감지하고 감지된 토크에 비례하는 전기신호를 출력하는 토크 센서(125), 토크 센서로 부터 전해지는 전기 신호에 기초하여 제어 신호를 발생하는 전자 제어 장치(ECU: Electronic Control Unit, 123), 전자 제어 장치(123)로부터 전해지는 신호에 기초하여 보조 동력을 발생시키는 모터(130) 및 모터에서 발생한 보조 동력을 조향축(102)에 전달하는 감속기(140)를 포함하여 구성된다.

도 2는 종래 전동식 동력 보조 조향장치의 감속기를 나타내는 단면도이다.

도 2에 도시된 바와 같이 종래 전동식 동력 보조 조향장치의 감속기(200)는 기어 하우징(240)과, 모터(130), 웜(143), 웜휠(141), 입력축(215) 및 출력축(220) 등으로 구성되어 있으며, 운전자의 조향휠 조작시 모터(130)가 웜(143)을 구동하면 웜(143)과 치함되어 있는 웜휠(141)이 출력축(220)을 회전시켜 운전자의 조향력을 보조하게 되어 있다.

즉, 조향축(102)은 입력축(215)과 핀(225)에 의해 결합되고, 입력축(215)은 토션바(230)를 매개로 출력축(220)에 압입 연결되어 조향휠의 조향력을 전달하게 되는데, 조향축(102)의 하단부는 입력축(215)에 삽입되어 입력축(215) 및 토션바(230)와 핀(225)에 의해 결합되며, 출력축(220) 상에는 모터(130)의 구동에 의해 회전하는 웜(143)과 치합되는 웜휠(141)이 결합되어 있다.

그런데, 이러한 종래 전동식 동력 보조 조향장치의 감속기(200)에 있어서 웜(143)은 모터(130)의 축방향으로 고정되어 있고 웜휠(141)은 조향축(102) 방향으로 고정되어 있어서, 웜(143)과 웜휠(141)의 마모로 인한 백래쉬(Back Rash)가 증가하는 경우 래틀 노이즈(Rattle Noise)의 저감이 어려운 문제점이 있었다.

특히, 웜휠(141)은 조향축(102)의 출력축(220)에 단순히 압입하는 구조로 되어 있어서, 웜(143)의 회전시 조향축(102) 방향으로 움직이지 못하여 백래쉬에 의한 웜(143)과의 래틀 노이즈를 방지하기 어렵고 이로 인한 진동을 흡수하기 어려운 구조로 되어 있는 문제점이 있었다.

본 발명은 전술한 문제점을 해결하기 위해 안출된 것으로 전동식 동력 보조 조향장치의 감속기에 있어서, 모터의 축에 고정된 웜과 조향축에 고정된 웜휠의 백래쉬에 의해 발생되는 래틀 노이즈를 댐핑시켜 운전자가 체감하는 노이즈를 저감시킬 수 있는 전동식 동력 보조 조향장치의 감속기를 제공하는 데에 그 목적이 있다.

이러한 목적을 달성하기 위하여 본 발명은 입력축과 연결되어 조향휠의 조향력을 전달하는 출력축과; 모터에 의해 구동되는 웜과 치합되며 상기 출력축 상에 결합되어 조향력을 보조하는 웜휠과; 상기 웜휠의 양측 단부에서 상기 출력축 상에 결합되어 탄성력으로 상기 웜휠의 축방향 운동을 한정하며 지지하는 댐퍼; 및 상기 댐퍼의 양측에서 댐퍼의 이동을 방지하도록 상기 출력축 상에 결합되는 고정부재;를 포함하여 구성되는 것을 특징으로 하는 전동식 동력 보조 조향장치의 감속기를 제공한다.

이하, 본 발명의 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 있음 에 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 설명을 생략한다.

또한, 본 발명의 구성 요소를 설명하는 데 있어서, 어떤 구성 요소가 다른 구성요소에 "연결", "결합" 또는 "접속"된다고 기재된 경우, 그 구성 요소는 그 다른 구성요소에 직접적으로 연결되거나 또는 접속될 수 있지만, 각 구성 요소 사이에 또 다른 구성 요소가 "연결", "결합" 또는 "접속"될 수도 있다고 이해되어야 할 것이다.

도 3은 본 발명에 의한 전동식 동력 보조 조향장치의 감속기를 나타내는 단면도이고, 도 4는 본 발명에 의한 전동식 동력 보조 조향장치의 감속기 중 일부를 나타내는 분해 사시도이다.

도 3과 도 4에 도시된 바와 같이 본 발명에 의한 전동식 동력 보조 조향장치의 감속기(300)는 입력축(215)과 연결되어 조향휠의 조향력을 전달하는 출력축(350)과; 모터(130)에 의해 구동되는 웜(143)과 치합되며 상기 출력축(350) 상에 결합되어 조향력을 보조하는 웜휠(310)과; 상기 웜휠(310)의 양측 단부에서 상기 출력축(350) 상에 결합되어 탄성력으로 상기 웜휠(310)의 축방향 운동을 한정하며 지지하는 댐퍼(320); 및 상기 댐퍼(320)의 양측에서 댐퍼(320)의 이동을 방지하도록 상기 출력축(350) 상에 결합되는 고정부재(330);를 포함하여 구성된다.

본 발명에 의한 전동식 동력 보조 조향장치의 감속기(300)는 종래와 달리 웜휠(310)이 출력축(350) 상에서 축 방향으로 이동하면서 댐퍼(320)에 의해 래틀 노 이즈를 저감하게 되어 있다.

즉, 웜휠(310)의 양측에 댐퍼(320)가 결합되어 댐퍼(320)의 탄성 범위 내에서 웜휠(310)이 축 방향으로 미소하게 움직이면서 웜(143)과 웜휠(310)의 백래쉬에 의한 래틀 노이즈 발생시 노이즈를 댐핑시켜 저감시킬 수 있도록 되어 있는 특징이 있다.

본 발명에 의한 전동식 동력 보조 조향장치의 감속기(300)는 입력축(215)과 출력축(350)이 토션바(230)를 매개로 결합되어 운전자의 조향휠 조작시 조향축(102)의 조향력을 전달하게 되는데, 이때 모터(130)에 의해 구동되어 회전하는 웜(143)은 치합되어 있는 웜휠(310)을 회전시키게 되고, 웜휠(310)이 회전하면서 출력축(350)에 조향 보조력을 전달하게 된다.

여기서 웜휠(310)은 출력축(350) 상에 결합되되 웜휠(310)의 양측 단부에는 댐퍼(320)가 결합되어 있어서, 출력축(350) 상에 고정되어 있는 댐퍼(320)의 축 방향 탄성 변형 범위 내에서 출력축(350) 상을 슬라이딩하게 되어 있다.

한편, 출력축(350)은 윔휠(310)의 결합부위에 기어치 형상의 스플라인부(355)가 형성되고, 웜휠(310)에도 이와 동일한 형상의 결합홀(315)이 형성되어 출력축(350)의 스플라인부(355)에 결합홀(315)이 압입 결합되도록 구성될 수 있다.

또한, 출력축(350)의 스플라인부(355)와 웜휠(310)의 결합홀(315) 사이에는 출력축(350)과 웜휠(310)의 슬라이딩이 가능하면서 마찰과 래틀 노이즈를 방지할 수 있도록 탄성과 저마찰성을 구비한 재질의 댐핑 부시(360)가 삽입 결합될 수 있다.

출력축(350) 상에서 웜휠(310)의 양측 단부에 결합되는 댐퍼(320)는 탄성력으로 웜휠(310)의 축방향 운동을 한정하며 지지할 수 있도록 탄성 재질로 형성되며, 웜휠(310)과 접촉되는 부위에는 저마찰 재질이 코팅될 수 있다.

고정부재(330)는 댐퍼(320)의 이동을 방지하도록 댐퍼(320)의 양측 출력축(350) 상에 결합되어 고정되는데, "C"형이나 "E"형 스냅링이 사용될 수 있다.

이렇게 고정부재(330)에 의해 위치가 고정된 댐퍼(320)는 웜휠(310)의 양측면을 지지하게 되고, 웜(143)의 회전시 웜(143)과 웜휠(310)의 백래쉬에 의한 래틀 노이즈를 댐핑시켜 저감시키게 된다.

이와 같은 구조와 형상을 갖는 본 발명에 의하면 전동식 동력 보조 조향장치의 감속기에 있어서, 웜과 치합되어 회전하며 조향력을 보조하는 웜휠이 양측면에 결합된 댐퍼의 탄성범위 내에서 축 방향으로 움직이며 래틀 노이즈의 발생을 줄여주고, 래틀 노이즈의 발생시 댐핑에 의해 노이즈를 저감시킬 수 있는 효과가 있다.

이상에서, 본 발명의 실시예를 구성하는 모든 구성 요소들이 하나로 결합되거나 결합되어 동작하는 것으로 설명되었다고 해서, 본 발명이 반드시 이러한 실시예에 한정되는 것은 아니다. 즉, 본 발명의 목적 범위 안에서라면, 그 모든 구성 요소들이 하나 이상으로 선택적으로 결합하여 동작할 수도 있다.

또한, 이상에서 기재된 "포함하다", "구성하다" 또는 "가지다" 등의 용어는, 특별히 반대되는 기재가 없는 한, 해당 구성 요소가 내재될 수 있음을 의미하는 것이므로, 다른 구성 요소를 제외하는 것이 아니라 다른 구성 요소를 더 포함할 수 있는 것으로 해석되어야 한다.

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 하며, 그와 동등한 범위 내에 있는 모든 기술 사상은 본 발명의 권리범위에 포함되는 것으로 해석되어야 할 것이다.

도 1은 종래의 전동식 동력 보조 조향장치의 개략도'

도 2는 종래 전동식 동력 보조 조향장치의 감속기를 나타내는 단면도;

도 3은 본 발명에 의한 전동식 동력 보조 조향장치의 감속기를 나타내는 단면도;

도 4는 본 발명에 의한 전동식 동력 보조 조향장치의 감속기 중 일부를 나타내는 분해 사시도이다.

<도면의 주요부분에 대한 부호의 설명>

102: 조향축 143: 웜

215: 입력축 310: 웜휠

315: 결합홀 320: 댐퍼

330: 고정부재 340: 베어링

350: 출력축 355: 스플라인부

360: 댐핑 부시

Claims

입력축과 연결되어 조향휠의 조향력을 전달하는 출력축;

모터에 의해 구동되는 웜과 치합되며 상기 출력축 상에 결합되어 조향력을 보조하는 웜휠;

상기 웜휠의 양측 단부에서 상기 출력축 상에 결합되어 탄성력으로 상기 웜휠의 축방향 운동을 한정하며 지지하는 댐퍼; 및

상기 댐퍼의 양측에서 댐퍼의 이동을 방지하도록 상기 출력축 상에 결합되는 고정부재;

을 포함하여 구성되는 것을 특징으로 하는 전동식 동력 보조 조향장치의 감속기.
제 1 항에 있어서,

상기 출력축 상에 결합된 상기 고정부재의 일측에는 상기 감속기의 기어 하우징에 지지되며 상기 출력축의 회전을 지지하는 베어링이 추가로 결합되는 것을 특징으로 하는 전동식 동력 보조 조향장치의 감속기.
제 1 항에 있어서,

상기 출력축은 상기 윔휠의 결합부위에 기어치 형상의 스플라인부가 형성되고, 상기 웜휠에도 이와 동일한 형상의 결합홀이 형성되어 출력축의 스플라인부가 상기 결합홀에 압입 결합되는 것을 특징으로 하는 전동식 동력 보조 조향장치의 감속기.
제 1 항에 있어서,

상기 출력축의 스플라인부와 웜휠의 결합홀 사이에는 출력축과 웜휠의 슬라이딩이 가능하면서 마찰과 래틀 노이즈를 방지할 수 있도록 탄성과 저마찰성을 구비한 재질의 댐핑 부시가 삽입 결합되는 것을 특징으로 하는 전동식 동력 보조 조향장치의 감속기.
제 1 항에 있어서,

상기 댐퍼는 탄성력으로 웜휠의 축방향 운동을 한정하며 지지할 수 있도록 탄성 재질로 형성되며, 웜휠과 접촉되는 부위에는 저마찰 재질이 코팅되어 있는 것을 특징으로 하는 전동식 동력 보조 조향장치의 감속기.