KR20100060167A - 전기식 동력 보조 조향장치의 감속기 - Google Patents

전기식 동력 보조 조향장치의 감속기 Download PDF

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Abstract

본 발명은 전기식 동력 보조 조향장치의 감속기에 관한 것이다.
본 발명은 모터의 구동축과 웜축을 댐핑 커플러로 연결하여 동력을 전달하는 전기식 동력 보조 조향장치의 감속기에 있어서, 상기 댐핑 커플러는, 중심부에 웜축과 결합되는 웜축 결합홀이 형성되어 있고 외주면에는 경방향으로 형성되는 하나 이상의 돌기부를 구비하되, 돌기부에는 외주면을 감싸는 탄성체가 형성되어 있고 탄성체에는 외주면에서 돌출되어 형성되는 체결리브가 형성되어 있는 내측 로터; 및 중심부에 모터의 구동축과 결합되는 구동축 결합홀이 형성되어 있는 소경부와, 소경부로부터 직경이 확대되어 형성되며 내측로터의 돌기부와 대응되는 하나 이상의 돌출부가 구비되되, 돌출부에는 체결리브가 삽입 결합되는 체결홀이 형성되어 있는 대경부를 구비하는 외측 로터;를 포함하여 구성되는 것을 특징으로 하는 전기식 동력 보조 조향장치의 감속기를 제공한다.
본 발명에 의하면 모터의 구동축 및 웜축을 연결하는 댐핑 커플러의 축방향 이탈을 방지하고 외측 로터와 내측 로터의 직접 접촉으로 발생되는 노이즈를 없앨 수 있으며 조립 안전성이 향상되는 효과가 있게 된다.
자동차, 조향장치, 동력 보조 조향장치, 모터, 댐핑 커플러

Description

전기식 동력 보조 조향장치의 감속기{Reducer of Electrical Power Steering Apparatus}
본 발명은 전기식 동력 보조 조향장치의 감속기에 관한 것이다.
더욱 상세하게는, 전기식 동력 보조 조향장치의 감속기에 있어서 모터의 구동축 및 웜축을 연결하는 댐핑 커플러의 축방향 이탈을 방지하고 외측 로터와 내측 로터의 직접 접촉으로 발생되는 노이즈를 없앨 수 있으며 조립 안전성이 향상되는 전기식 동력 보조 조향장치의 감속기에 관한 것이다.
자동차의 조향장치는 운전자가 조향 핸들을 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 기구로써 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 전기식 동력 보조 조향장치가 있다.
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.
전기식 동력 보조 조향장치는 조향휠의 회전을 감지하여 랙 혹은 조향축에 설치되어 회전 운동을 도와주는 모터를 가동시켜 조향장치가 원활하게 작동되도록 하는 구조를 가지며, 전기식 동력 보조 조향장치는 크게 랙 구동형(R-EPS)과 조향축 구동형(C-EPS)이 있다.
도 1은 종래의 전기식 동력 보조 조향장치의 개략도이다.
도 1에서 도시하는 바와 같이 전기식 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(Electronic Control Unit; 123), 전자 제어 장치로부터 전해지는 신호에 기초하여 보조 동력을 발생시키는 모터(130) 및 모터에서 발생한 보조 동력을 조향축(102)에 전달하는 감속기(140)를 포함하여 구성된다.
도 2는 종래의 전기식 동력 보조 조향장치의 감속기를 나타내는 단면도이다.
도 2에서 도시하는 바와 같이 전기식 동력 보조 조향장치의 감속기는 모터(130), 구동축(205), 내측 로터(220), 외측 로터(215), 탄성체(210), 제 1 베어링(250), 웜축(235), 웜 기어(245), 제 2 베어링(270), 압축 나사(255), 압축 스프링(265) 및 기어 하우징(260)을 포함하여 구성된다.
모터(130)는 모터 하우징 외부로 연장된 구동축(205)을 가지며, 외측 로터(215)는 내부가 중공으로 일측이 구동축(215)과 연결되어 연동된다. 제 2 베어링(270)과 제 1 베어링(250)은 웜 기어(245)를 조향축에 설치된 웜휠 기어(240)쪽으로 고정한다. 압축 스프링(265)은 압축 나사(255)에 의해 웜 기어(245)를 웜휠 기어(240) 방향으로 지지하며 제 2 베어링(270)을 지지한다. 따라서, 압축 나사(255)를 죄면 압축 나사(255)가 이동하여 압축 스프링(265)이 수축하게 되며 결국, 압축 스프링(265)의 압축력으로 웜 기어(245)가 웜휠 기어(240)와 견고하게 물릴 수 있도록 한다.
웜축(235)에는 내측 로터(220)가 연결되는데, 내측 로터(220)는 일측이 구동 축(205)과 연결되는 외측 로터(215)의 내부로 삽입되는 구조를 가진다.
도 3은 종래의 전기식 동력 보조 조향장치의 감속기 일부를 나타내는 분해 사시도이다.
도 3에서 도시하는 바와 같이 전기식 동력 보조 조향장치의 감속기는 외측 로터(215), 탄성체(310) 및 내측 로터(220)로 구성되는 댐핑 커플러(360)와 구동축 끝단과 연결된 보스(320), 웜축(235)을 포함하여 구성되는데, 외측 로터(215)가 내측 로터(220)를 내삽할 수 있는 구조로 되어 있으며 내측 로터(220)와 외측 로터(215) 사이에는 탄성체(310)가 구비된다. 또한, 내측 로터(220)에는 축방향의 세레이션이 형성된 홀(345)이 뚫려 있어서 대향되는 세레이션(350)이 가공된 웜축(235)과 연결되며, 세레이션이 형성된 홀(미도시)을 구비한 외측 로터(215)는 외주면에 축방향의 세레이션(342)이 형성된 보스(320)와 연결되고, 축방향의 세레이션이 형성된 홀(340)을 구비한 보스(320)는 모터의 구동축(205)과 연결된다.
그러나, 이러한 종래의 전기식 동력 보조 조향장치의 감속기는 내측 로터와 외측 로터가 단순히 압입되어 결합되며 내측 로터와 외측 로터의 내측이 직접 맞닿는 구조로 되어 있어서, 어느 정도 내구가 진행되거나 오프로드와 같은 도로를 주행시 큰 충격이 조향축을 타고 역입력되어 축 방향의 이탈이 발생되고 접촉에 의한 유격의 마모 및 노이즈가 밸생되는 문제점이 있었다.
본 발명은 상기한 문제점을 해결하기 위해 안출된 것으로, 전기식 동력 보조 조향장치의 감속기에 있어서 모터의 구동축 및 웜축을 연결하는 댐핑 커플러의 축방향 이탈을 방지하고 외측 로터와 내측 로터의 직접 접촉으로 발생되는 노이즈를 없앨 수 있으며 조립 안전성이 향상되게 하는 데에 그 목적이 있다.
이러한 목적을 달성하기 위하여 본 발명은 모터의 구동축과 웜축을 댐핑 커플러로 연결하여 동력을 전달하는 전기식 동력 보조 조향장치의 감속기에 있어서, 상기 댐핑 커플러는, 중심부에 상기 웜축과 결합되는 웜축 결합홀이 형성되어 있고 외주면에는 경방향으로 형성되는 하나 이상의 돌기부를 구비하되, 상기 돌기부에는 외주면을 감싸는 탄성체가 형성되어 있고 상기 탄성체에는 외주면에서 돌출되어 형성되는 체결리브가 형성되어 있는 내측 로터; 및 중심부에 상기 모터의 구동축과 결합되는 구동축 결합홀이 형성되어 있는 소경부와, 소경부로부터 직경이 확대되어 형성되며 상기 내측로터의 돌기부와 대응되는 하나 이상의 돌출부가 구비되되, 상기 돌출부에는 상기 체결리브가 삽입 결합되는 체결홀이 형성되어 있는 대경부를 구비하는 외측 로터;를 포함하여 구성되는 것을 특징으로 하는 전기식 동력 보조 조향장치의 감속기를 제공한다.
본 발명에 의하면 모터의 구동축 및 웜축을 연결하는 댐핑 커플러의 축방향 이탈을 방지하고 외측 로터와 내측 로터의 직접 접촉으로 발생되는 노이즈를 없앨 수 있으며 조립 안전성이 향상되는 효과가 있게 된다.
이하, 본 발명의 일부 실시예들을 예시적인 도면을 통해 상세하게 설명한다. 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 있어, 관련된 공지 구성 또는 기능에 대한 구체적인 설명이 본 발명의 요지를 흐릴 수 있다고 판단되는 경우에는 그 상세한 설명은 생략한다.
또한, 본 발명의 구성 요소를 설명하는 데 있어서, 제 1, 제 2, A, B, (a), (b) 등의 용어를 사용할 수 있다. 이러한 용어는 그 구성 요소를 다른 구성 요소와 구별하기 위한 것일 뿐, 그 용어에 의해 해당 구성 요소의 본질이나 차례 또는 순서 등이 한정되지 않는다. 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 4a와 도 4b 및 도 4c는 본 발명에 의한 전기식 동력 보조 조향장치의 감속기를 나타내는 분해 사시도와 결합도 및 단면도이고, 도 5a와 도 5b 및 도 5c는 본 발명에 의한 전기식 동력 보조 조향장치의 감속기 중 내측 로터의 다양한 실시예를 나타내는 사시도이다.
도 4a 내지 도 5c에 도시된 바와 같이 본 발명에 의한 전기식 동력 보조 조향장치의 감속기는, 모터의 구동축(205)과 웜축(235)을 댐핑 커플러(400)로 연결하여 동력을 전달하게 되는데, 여기서 댐핑 커플러(400)는, 중심부에 상기 웜축(235) 과 결합되는 웜축 결합홀(411)이 형성되어 있고 외주면에는 경방향으로 형성되는 하나 이상의 돌기부(413)를 구비하되, 상기 돌기부(413)에는 외주면을 감싸는 탄성체(415)가 형성되어 있고 상기 탄성체(415)에는 외주면에서 돌출되어 형성되는 체결리브(417)가 형성되어 있는 내측 로터(410); 및 중심부에 상기 모터의 구동축(205)과 결합되는 구동축 결합홀(439)이 형성되어 있는 소경부(431)와, 소경부(431)로부터 직경이 확대되어 형성되며 상기 내측 로터(410)의 돌기부(413)와 대응되는 하나 이상의 돌출부(435)가 구비되되, 상기 돌출부(435)에는 상기 체결리브(417)가 삽입 결합되는 체결홀(437)이 형성되어 있는 대경부(433)를 구비하는 외측 로터(430);를 포함하여 구성된다.
댐핑 커플러(400)는 전기식 동력 보조 조향장치의 보조 동력을 발생시키는 모터의 구동축(205)과 웜축(235)을 연결하여 모터에서 발생된 보조 동력을 웜휠에 결합되어 있는 조향축에 전달하여 줌으로써 운전자의 조향력을 보조하는 동력 연결 장치이다.
이러한 댐핑 커플러(400)는 웜축(235)과 연결되는 내측 로터(410)와, 모터의 구동축(205)과 연결되는 외측 로터(430) 등으로 구성되는데, 내측 로터(410)는 중심부에 웜축(235)과 결합되는 웜축 결합홀(411)이 형성되어 있고 외주면에는 경방향으로 형성되는 하나 이상의 돌기부(413)를 구비하고 있다.
이러한 돌기부(413)에는 외주면을 감싸는 탄성체(415)가 형성되어 있고 상기 탄성체(415)에는 외주면에서 돌출되어 형성되는 체결리브(417)가 형성되어 있어서, 후술할 외측 로터(430)의 체결홀(437)에 압입 결합된다.
또한, 체결리브(417)에는 외측 로터(430)와의 결합 방향쪽으로 낮아지는 경사부(419)가 구비되어 있어서, 내측 로터(410)와 외측 로터(430)를 결합할때는 쉽게 압입되어 결합되면서도 반대 방향으로는 쉽게 이탈되지 않도록 되어 있다.
내측 로터(410)와 결합되는 외측 로터(430)는, 중심부에 모터의 구동축(205)과 결합되는 구동축 결합홀(439)이 형성되어 있는 소경부(431)와, 소경부(431)로부터 직경이 확대되어 형성되는 대경부(433)가 형성되어 있는데, 대경부(433)에는 내측로터의 돌기부(413)와 대응되는 하나 이상의 돌출부(435)가 구비되어 있다.
이러한 돌출부(435)에는 내측 로터(410)의 체결리브(417)가 삽입 결합되는 체결홀(437)이 형성되어 있어서, 내측 로터(410)와 축 방향의 이탈을 방지하게 된다.
한편, 내측 로터(410)에 구비되어 있는 탄성체(415)는 내측 로터(410)의 외주면에 결합시키거나 내측 로터(410)에 사출시켜 일체로 형성되는데, 외측 로터(430)와의 접촉에 의한 노이즈를 방지하도록 도 5a 내지 도 5c에 도시된 바와 같이 보스(510) 또는 엣지부(520)가 형성되어 있다.
즉, 탄성체(415)에는 웜축(235) 방향으로 돌출되어 외측 로터(430)의 내측면에 밀착되는 수개의 보스(510)가 형성되거나, 외주면의 단부가 웜축(235) 방향으로 돌출되어 외측 로터(430)의 내측면에 밀착되는 엣지부(520)가 형성될 수 있다.
여기서, 보스(510)는 반구형 또는 장방형의 기둥 형상으로 형성되어 외측 로터(430)의 내측면과 맞닿게 되어 있어서, 모터의 구동시 구동축(205)에 의해 웜축(235)이 회전할 때 외측 로터(430)와 내측 로터(410)의 직접 접촉에 의한 노이즈 가 발생되지 않게 된다.
이와 같은 구조와 형상을 갖는 본 발명에 의하면 모터의 구동축 및 웜축을 연결하는 댐핑 커플러의 축방향 이탈을 방지하고 외측 로터와 내측 로터의 직접 접촉으로 발생되는 노이즈를 없앨 수 있으며 조립 안전성이 향상되는 효과가 있게 된다.
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. 기술적이거나 과학적인 용어를 포함한 모든 용어들은, 다르게 정의되지 않는 한, 본 발명이 속하는 기술 분야에서 통상의 지식을 가진 자에 의해 일반적으로 이해되는 것과 동일한 의미를 가진다. 사전에 정의된 용어와 같이 일반적으로 사용되는 용어들은 관련 기술의 문맥 상의 의미와 일치하는 것으로 해석되어야 하며, 본 발명에서 명백하게 정의하지 않는 한, 이상적이거나 과도하게 형식적인 의미로 해석되지 않는다.
이상의 설명은 본 발명의 기술 사상을 예시적으로 설명한 것에 불과한 것으로서, 본 발명이 속하는 기술 분야에서 통상의 지식을 가진 자라면 본 발명의 본질 적인 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 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 전기식 동력 보조 조향장치의 개략도;
도 2는 종래의 전기식 동력 보조 조향장치의 감속기를 나타내는 단면도;
도 3은 종래의 전기식 동력 보조 조향장치의 감속기 일부를 나타내는 분해 사시도;
도 4a와 도 4b 및 도 4c는 본 발명에 의한 전기식 동력 보조 조향장치의 감속기를 나타내는 분해 사시도와 결합도 및 단면도;
도 5a와 도 5b 및 도 5c는 본 발명에 의한 전기식 동력 보조 조향장치의 감속기 중 내측 로터의 다양한 실시예를 나타내는 사시도이다.
< 도면의 주요 부분에 대한 부호의 설명 >
400: 댐핑 커플러 410: 내측 로터
413: 돌기부 415: 탄성체
417: 체결리브 419: 경사부
430: 외측 로터 431: 소경부
433: 대경부 435: 돌출부
437: 체결홀

Claims (5)

  1. 모터의 구동축과 웜축을 댐핑 커플러로 연결하여 동력을 전달하는 전기식 동력 보조 조향장치의 감속기에 있어서,
    상기 댐핑 커플러는,
    중심부에 상기 웜축과 결합되는 웜축 결합홀이 형성되어 있고 외주면에는 경방향으로 형성되는 하나 이상의 돌기부를 구비하되, 상기 돌기부에는 외주면을 감싸는 탄성체가 형성되어 있고 상기 탄성체에는 외주면에서 돌출되어 형성되는 체결리브가 형성되어 있는 내측 로터; 및
    중심부에 상기 모터의 구동축과 결합되는 구동축 결합홀이 형성되어 있는 소경부와, 소경부로부터 직경이 확대되어 형성되며 상기 내측로터의 돌기부와 대응되는 하나 이상의 돌출부가 구비되되, 상기 돌출부에는 상기 체결리브가 삽입 결합되는 체결홀이 형성되어 있는 대경부를 구비하는 외측 로터;
    를 포함하여 구성되는 것을 특징으로 하는 전기식 동력 보조 조향장치의 감속기.
  2. 제 1 항에 있어서,
    상기 탄성체의 체결리브는 상기 외측 로터와의 결합 방향에 경사부가 구비되어 있는 것을 특징으로 하는 전기식 동력 보조 조향장치의 감속기.
  3. 제 1 항에 있어서,
    상기 탄성체는 웜축 방향으로 돌출되어 상기 외측로터의 내측면에 밀착되는 수개의 보스가 형성되어 있는 것을 특징으로 하는 전기식 동력 보조 조향장치의 감속기.
  4. 제 3 항에 있어서,
    상기 보스는 반구형 또는 장방형의 기둥 형상으로 형성되는 것을 특징으로 하는 전기식 동력 보조 조향장치의 감속기.
  5. 제 1 항에 있어서,
    상기 탄성체는 외주면의 단부가 웜축 방향으로 돌출되어 상기 외측로터의 내측면에 밀착되는 엣지부가 형성되어 있는 것을 특징으로 하는 전기식 동력 보조 조향장치의 감속기.
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