KR20110052143A - 전동식 파워스티어링의 노이즈 저감 구조 - Google Patents

Abstract

본 발명은 상대적으로 간단한 구성으로 웜기어축을 웜휠을 향하여 탄성적으로 지지하도록 함으로써, 웜휠의 흡습에 의한 팽창에 융통성있게 대응하여 계속적으로 안정된 치합 상태를 확보할 수 있도록 함은 물론, 상기 웜기어와 웜휠 사이의 유격을 제거하여 래틀 노이즈가 발생하지 않도록 하며, 또한 적절한 수준의 탄성력을 제공하여 상기 웜휠과 웜기어 사이의 마찰력 증가로 조타감이 떨어지는 것을 방지할 수 있도록 한다.

흡습, 래틀, 노이즈, 웜휠, 웜기어

Description

전동식 파워스티어링의 노이즈 저감 구조{Noise Reducing Structure for Motor Driven Power Steering}

본 발명은 전동식 파워스티어링의 구조에 관한 기술로서, 보다 상세하게는 발생하는 모터에서 발생된 동력을 스티어링샤프트로 전달하는 경로를 이루는 기어들 사이에서 발생되는 노이즈를 저감시키는 기술에 관한 것이다.

종래 전동식 파워스티어링은 모터의 설치 위치에 따라 다양하게 구분되는 데, 도 1에는 모터가 스티어링샤프트에 설치된 컬럼형 전동식 파워스티어링의 일례가 도시되어 있다.

즉, 스티어링휠과 연결된 스티어링샤프트(1)의 외주에는 웜휠(2)이 일체로 회전되게 장착되고, 상기 웜휠(2)과 치합하는 웜기어(3)는 웜기어축(3a)에 형성되어 있으며, 상기 웜기어축(3a)은 그 양단에서 베어링(4a, 4b)으로 회전 가능하게 지지되고, 상기 웜기어축(3a)은 커플링(6)을 매개로 모터(5)로부터 회전력을 전달받을 수 있도록 연결되어 있다.

상기 웜기어(3)와 웜휠(2)은 상기 구동모터(5)의 회전 속도를 감속해서 스티 어링샤프트(1)에 전달하는 감속기를 구성한다.

상기 웜기어(3)와 웜휠(2) 사이의 치합 상태가 안정되게 유지되지 못하면, 험로 주행 등의 경우에 스티어링샤프트(1)를 통해 역으로 입력되는 하중 등에 의해 상기 웜기어(3)와 웜휠(2)의 사이에서는 기어들이 서로 부딪히면서 래틀 노이즈가 발생하게 된다.

따라서, 상기 웜기어(3)가 구비된 웜기어(3)축과 상기 웜휠(2)을 일정한 위치관계로 구속하여 고정하면, 상기한 바와 같은 래틀 노이즐를 크게 저감시킬 수 있겠지만, 상기 웜휠(2)은 통상 플라스틱 수지재로 제작되는 경우가 많으며 이와 같은 웜휠(2)은 습기를 흡수하면, 자체적으로 팽창하는 성질이 있어서, 상기와 같이 웜기어(3)축과 웜휠(2)의 상대 위치가 일정하게 고정되면, 웜기어(3)와 웜휠(2)이 서로 끼이는 상태가 발생할 수 있다.

따라서, 적절한 수준으로 상기 웜기어(3)축을 상기 웜휠(2)을 향하여 탄성적으로 지지하도록 함으로써, 상기 웜휠(2)의 흡습에 의한 팽창을 감당함은 물론, 상기 웜기어(3)와 웜휠(2) 사이의 유격을 제거하여 래틀 노이즈가 발생하지 않도록 해야 하며, 또한 지나치게 강한 탄성력으로 지지하면 상기 웜휠(2)과 웜기어(3) 사이의 마찰력 증가로 조타감이 떨어지므로, 상기 웜휠(2)과 웜기어(3) 사이에 적절한 수준의 탄성력을 제공할 수 있도록 해야 한다.

본 발명은 상기한 바와 같은 필요성에 의해 안출된 것으로서, 상대적으로 간단한 구성으로 웜기어축을 웜휠을 향하여 탄성적으로 지지하도록 함으로써, 웜휠의 흡습에 의한 팽창에 융통성있게 대응하여 계속적으로 안정된 치합 상태를 확보할 수 있도록 함은 물론, 상기 웜기어와 웜휠 사이의 유격을 제거하여 래틀 노이즈가 발생하지 않도록 하며, 또한 적절한 수준의 탄성력을 제공하여 상기 웜휠과 웜기어 사이의 마찰력 증가로 조타감이 떨어지는 것을 방지할 수 있도록 한 전동식 파워스티어링의 노이즈 저감 구조를 제공함에 그 목적이 있다.

상기한 바와 같은 목적을 달성하기 위하여 안출된 본 발명 전동식 파워스티어링의 노이즈 저감 구조는

스티어링샤프트에 결합된 웜휠과;

상기 웜휠에 치합되는 웜기어를 구비한 웜기어축과;

상기 웜기어축이 상기 웜휠을 향하여 회동하는 것을 허용하면서 상기 웜기어축의 일단을 지지하는 틸트베어링과;

상기 웜기어축의 타단을 지지하는 지지베어링과;

상기 웜기어축의 웜휠을 향한 회동시 상기 지지베어링의 움직임을 수용할 수 있도록 타원형 내경부를 구비한 타원링과;

상기 웜기어축을 상기 웜휠을 향하여 미는 방향으로 상기 지지베어링을 가압하도록 상기 타원링을 관통하도록 설치되는 가압핀과;

변형량에 따라 가변되는 탄성력을 상기 가압핀에 제공하도록 설치된 가변탄성부재;

를 포함하여 구성된 것을 특징으로 한다.

본 발명은 상대적으로 간단한 구성으로 웜기어축을 웜휠을 향하여 탄성적으로 지지하도록 함으로써, 웜휠의 흡습에 의한 팽창에 융통성있게 대응하여 계속적으로 안정된 치합 상태를 확보할 수 있도록 함은 물론, 상기 웜기어와 웜휠 사이의 유격을 제거하여 래틀 노이즈가 발생하지 않도록 하며, 또한 적절한 수준의 탄성력을 제공하여 상기 웜휠과 웜기어 사이의 마찰력 증가로 조타감이 떨어지는 것을 방지할 수 있도록 한다.

도 2 내지 도 4를 참조하면, 스티어링샤프트에 결합된 웜휠(11)과; 상기 웜휠(11)에 치합되는 웜기어(13)를 구비한 웜기어축(15)과; 상기 웜기어축(15)이 상기 웜휠(11)을 향하여 회동하는 것을 허용하면서 상기 웜기어축의 일단을 지지하는 틸트베어링(17)과; 상기 웜기어축의 타단을 지지하는 지지베어링(19)과; 상기 웜기어축의 웜휠을 향한 회동시 상기 지지베어링의 움직임을 수용할 수 있도록 타원형 내경부를 구비한 타원링(21)과; 상기 웜기어축을 상기 웜휠을 향하여 미는 방향으로 상기 지지베어링을 가압하도록 상기 타원링(21)을 관통하도록 설치되는 가압핀(23)과; 변형량에 따라 가변되는 탄성력을 상기 가압핀에 제공하도록 설치된 가변탄성부재(25)를 포함하여 구성된다.

본 실시예에서, 상기 가변탄성부재(25)는 길이방향을 따라 선경이 변화하는 코일스프링으로 구성된다.

즉, 상기 가변탄성부재(25)인 코일스프링은 도 3과 도 4에 도시된 바와 같이, 일측이 굵은 선경의 코일스프링을 이루고 타측은 상기 굵은 선경의 코일스프링에 얇은 선경의 코일스프링이 일체로 연결된 구조인 것이다.

상기한 바와 같은 구조의 가변탄성부재(25)는 상기 가압핀의 움직임에 따라 그 변형량이 변화하게 되는데, 그 변형 초기에는 상대적으로 선경이 얇은 부분이 변형되면서 비교적 약한 탄성력을 제공하게 되고, 이후에는 선경이 굵은 부분이 변형되면서 비교적 강한 탄성력을 제공하게 된다.

따라서, 상기한 바와 같은 구조의 전동식 파워스티어링의 노이즈 저감 구조에서는, 상기 웜휠(11)의 흡습 및 건조에 따른 팽창과 수축에 대해서는, 상기 가변탄성부재(25)의 비교적 선경이 얇은 부분에서 제공하는 탄성력으로 상기 웜휠(11) 과 웜기어(13) 사이의 치합 상태를 안정되게 유지하도록 하고, 스티어링샤프트를 통해 입력되는 외력에 의한 래틀 노이즈를 유발하게 하는 상황에 대해서는 상기 가변탄성부재(25)의 비교적 선경이 굵은 부분에서 제공하는 상대적으로 강한 탄성력으로, 상기 웜기어(13)와 웜휠(11) 사이의 유격을 제거하여 래틀 노이즈의 발생을 억제하도록 한다.

물론, 상기 가변탄성부재(25)가 제공하는 전체적인 탄성력은 상기 웜기어(13)와 웜휠(11) 사이에 불필요한 마찰력은 배제하고 원만하게 동력을 전달할 수 있는 상태를 유지하여, 안정되고 부드러운 조타감이 형성될 수 있도록 한다.

한편, 도 5와 도 6에는 상기 가변탄성부재(25)의 다른 실시예를 도시한 것으로서, 상기 가변탄성부재는 길이방향을 따라 직경이 점진적으로 커지거나 작아지는 콘형 코일스프링으로 구성되어 있다.

상기와 같은 경우 비교적 직경이 작은 콘을 형성하는 부분에서는 비교적 작은 탄성력을 제공하여, 상기 웜휠의 흡습과 건조에 따른 변형을 흡수하도록 하고, 비교적 직경이 큰 콘을 형성하는 부분에서는 마찬가지 원리로 래틀 노이즈가 발생되는 것을 방지하도록 하는 역할을 수행하게 된다.

도 1은 종래 기술에 의한 전동식 파워스티어링의 일예를 설명한 도면,

도 2는 본 발명에 따른 전동식 파워스티어링의 노이즈 저감 구조를 도시한 도면,

도 3은 도 2의 우측 관측도,

도 4는 도 2의 타원링과 가변탄성부재 등을 입체적으로 설명한 도면,

도 5는 본 발명에 따른 다른 실시예를 도시한 도면,

도 6은 도 5의 타원링과 가변탄성부재 등을 입체적으로 도시한 도면이다.

<도면의 주요 부분에 대한 부호의 설명>

11; 웜휠 13; 웜기어

15; 웜기어축 17; 틸트베어링

19; 지지베어링 21; 타원링

23; 가압핀 25; 가변탄성부재

Claims (4)

1. 스티어링샤프트에 결합된 웜휠과;

   상기 웜휠에 치합되는 웜기어를 구비한 웜기어축과;

   상기 웜기어축이 상기 웜휠을 향하여 회동하는 것을 허용하면서 상기 웜기어축의 일단을 지지하는 틸트베어링과;

   상기 웜기어축의 타단을 지지하는 지지베어링과;

   상기 웜기어축의 웜휠을 향한 회동시 상기 지지베어링의 움직임을 수용할 수 있도록 타원형 내경부를 구비한 타원링과;

   상기 웜기어축을 상기 웜휠을 향하여 미는 방향으로 상기 지지베어링을 가압하도록 상기 타원링을 관통하도록 설치되는 가압핀과;

   변형량에 따라 가변되는 탄성력을 상기 가압핀에 제공하도록 설치된 가변탄성부재;

   를 포함하여 구성된 것을 특징으로 하는 전동식 파워스티어링의 노이즈 저감 구조.
2. 청구항 1에 있어서,

   상기 가변탄성부재는 길이방향을 따라 선경이 변화하는 코일스프링으로 구성된 것

   을 특징으로 하는 전동식 파워스티어링의 노이즈 저감 구조.
3. 청구항 2에 있어서,

   상기 가변탄성부재인 코일스프링은 일측이 굵은 선경의 코일스프링을 이루고 타측은 상기 굵은 선경의 코일스프링에 얇은 선경의 코일스프링이 일체로 연결된 구조인 것

   을 특징으로 하는 전동식 파워스티어링의 노이즈 저감 구조.
4. 청구항 1에 있어서,

   상기 가변탄성부재는 길이방향을 따라 직경이 점진적으로 커지거나 작아지는 콘형 코일스프링으로 구성된 것을 특징으로 하는 전동식 파워스티어링의 노이즈 저감 구조.

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