KR20110064015A - 전동식 파워스티어링의 댐퍼 - Google Patents

Abstract

본 발명은 조향륜으로부터 역으로 입력되는 하중의 크기에 따라 단계적인 탄성 반발력을 적절히 제공할 수 있도록 하여, 최적의 조향성능을 안정적으로 확보하고, 래틀소음을 현저히 저감시킬 뿐만 아니라, 그 내구성이 향상될 수 있도록 한다.

래틀, 소음, 베어링, 조향, 댐핑

Description

전동식 파워스티어링의 댐퍼{Damper for Motor Driven Power Steering}

본 발명은 전동식 파워스티어링에 관한 것으로서, 보다 상세하게는 운전자의 조타력을 보조하기 위하여 모터에서 제공되는 동력을 웜샤프트와 웜휠을 통해 전달하도록 된 전동식 파워스티어링 장치에서, 상기 웜샤프트를 지지하는 댐퍼에 관한 기술이다.

도 1은 종래의 전동식 파워스티어링의 구조를 도시한 것으로서, 스티어링샤프트에 연결되는 웜휠(500)과, 상기 웜휠(500)에 치합되어 모터(506)에 의한 구동력을 상기 웜휠(500)로 제공하는 웜샤프트(502)가 구비되어 있으며, 상기 웜샤프트(502)와 웜휠(500)의 안정된 치합상태를 확보하도록 하기 위한 댐퍼(504)가 구비되어 있다.

차량이 험로나 요철 등을 주행하는 경우에 조향륜으로부터 역으로 전달되어 오는 반복적인 하중이 상기 웜휠(500)을 좌우로 회동시키게 되면, 상기 웜샤프트(502)는 모터(506)와 동축을 이루지 못하고 화살표로 표시된 바와 같이 상하 좌우로 운동하게 되는데, 이 과정이 빠르게 반복되면서 웜휠(500)과 웜샤프트(502)가 치합된 부분이 이격되면서 서로 치가 부딪히면서 래틀 소음이 발생되는데, 상기 댐퍼(504)는 상기 웜샤프트(502)와 웜휠(500)의 치합부가 이격되는 현상을 줄여 래틀 소음을 저감 또는 제거하는 기능을 한다.

도 2는 상기한 바와 같은 댐퍼(504)의 종래 구조를 도시한 것으로서, 상기 웜샤프트(502)를 감싸는 베어링(508)의 외주에 결합되는 인너케이스(510)와, 상기 인너케이스(510)와 일정한 간격을 두고 이격되며 댐퍼(504)를 하우징(512)에 고정시키는 아웃터케이스(514) 및 상기 인너케이스(510)와 아웃터케이스(514) 사이에 구비된 러버층(516)으로 이루어져, 상기 러버층(516)이 상기 아웃터케이스(514)에 대해 인너케이스(510)를 미세하게 이동될 수 있도록 하여, 상기 웜샤프트(502)의 자세변화를 흡수하고 웜샤프트(502)로부터의 진동을 흡수 및 감쇄시켜주게 된다.

따라서, 상기한 바와 같은 구조의 댐퍼(504)를 채용한 경우에는, 조향륜으로부터 웜휠(500)을 통해 역으로 입력되는 힘에 대하여 상기 웜샤프트(502)가 웜휠(500)로부터 이격되는 것을 줄여주는 댐핑 역할을 상기 러버층(516)에만 의존하게 되기 때문에, 상기 러버의 사출량에 의해 그 성능이 민감하게 달라질 수 있다.

특히, 상기 러버층(516)의 반경방향 두께가 얇기 대문에 적정한 댐퍼(504)의 품질을 확보하는 것이 매우 어려운 실정이다.

또한, 차량의 사용 기간이 길어짐에 따라, 온도 변화에 따른 러버층(516)의 열화, 잦은 역하중 입력으로 러버층(516)의 피로누적 등의 이유로 러버층(516)이 영구적인 변형을 초래하여 웜샤프트(502)의 적절한 지지가 어려워짐에 따라, 조향성능의 저하를 초래하고 래틀소음의 증가가 발생할 수 있다.

또한, 상기한 바와 같은 러버층(516)의 변형만에 의존하기에, 너무 과도한 역하중이 입력되면, 상기 러버층(516)의 변형 한계를 벗어나 소음이 유발되고 댐퍼(504)의 급격한 성능저하가 발생될 수 있다.

본 발명은 상기한 바와 같은 문제점을 해결하기 위하여 안출된 것으로서, 조향륜으로부터 역으로 입력되는 하중의 크기에 따라 단계적인 탄성 반발력을 적절히 제공할 수 있도록 하여, 최적의 조향성능을 안정적으로 확보하고, 래틀소음을 현저히 저감시킬 뿐만 아니라, 그 내구성이 향상될 수 있도록 한 전동식 파워스티어링의 댐퍼를 제공함에 그 목적이 있다.

상기한 바와 같은 목적을 달성하기 위한 본 발명 전동식 파워스티어링의 댐퍼는

웜샤프트를 지지하는 베어링의 외측에 결합되는 인너링과;

상기 인너링과 일정한 간격을 두고 반경방향 외측으로 이격되는 아웃터링과;

상기 인너링과 아웃터링 사이에 구비된 러버와;

상기 러버 속에 인서트되어 상기 러버보다 강한 탄성력을 제공하는 센터링;

을 포함하여 구성된 것을 특징으로 한다.

본 발명은 조향륜으로부터 역으로 입력되는 하중의 크기에 따라 단계적인 탄성 반발력을 적절히 제공할 수 있도록 하여, 최적의 조향성능을 안정적으로 확보하고, 래틀소음을 현저히 저감시킬 뿐만 아니라, 그 내구성이 향상될 수 있도록 한다.

도 3과 도 4를 참조하면, 본 발명 실시예는 웜샤프트를 지지하는 베어링(9)의 외측에 결합되는 인너링(1)과; 상기 인너링(1)과 일정한 간격을 두고 반경방향 외측으로 이격되는 아웃터링(3)과; 상기 인너링(1)과 아웃터링(3) 사이에 구비된 러버(5)와;

상기 러버(5) 속에 인서트되어 상기 러버(5)보다 강한 탄성력을 제공하는 센터링(7)을 포함하여 구성된다.

즉, 상기 센터링(7)을 상기 인너링(1)과 아웃터링(3) 사이에 인서트 한 상태에서 상기 러버(5)를 사출하여 일체화함으로써, 상기 러버(5)가 제공하는 탄성력 이외에 상기 센터링(7)이 제공하는 탄성력이 상기 아웃터링(3)과 인너링(1) 사이에 함께 작용하도록 한 것이다.

상기 센터링(7)은 원주방향을 따라 반경방향 내측과 외측으로 다수의 굴곡을 형성하는 구조로서, 상기 굴곡은 일정한 간격을 이루어 형성되는 것이 바람직하다.

특히, 도 4를 참조하면, 상기 센터링(7)의 반경방향 외측으로 돌출된 굴곡부분은 일부가 상기 아웃터링(3)에 삽입되고, 반경방향 내측으로 돌출된 굴곡부분은 일부가 상기 인너링(1)에 삽입된 구조로 하여, 상기 센터링(7)과 아웃터링(3) 및 인너링(1)의 결합 안정도를 향상시키도록 하였다.

상기한 바와 같이 구성된 전동식 파워스티어링의 댐퍼는 차량이 험로나 요철로 주변을 주행하면서, 조향륜으로부터 역으로 입력되는 하중이 웜휠을 통해 웜샤프트로 전해지면, 상기 댐퍼의 센터링(7)과 러버(5)가 제공하는 탄성력이 단계적으로 댐핑력을 제공하게 된다.

즉, 상기 역입력 하중이 작은 경우에는 상기 인너링(1)과 아웃터링(3) 사이에 사출된 러버(5)에서 제공되는 탄성력에 의해 상기 웜샤프트의 유동을 제한하여 웜휠과 웜샤프트의 이격이 발생하는 것을 방지함으로써, 래틀소음을 억제하도록 하고, 상기 역입력 하중이 상대적으로 큰 경우에는 상기 러버(5)의 탄성력에 추가로 상기 센터링(7)의 변형에 의해 제공되는 보다 강한 탄성력으로 상기 러버(5)가 흡수하지 못한 하중을 감쇄시켜서, 상기 웜샤프트와 웜휠 사이의 이격을 억제하여 래틀 소음의 발생을 방지하는 것이다.

도 5에는 상기한 바와 같은 작용을 그래프로 도시하고 있는바, k1의 탄성계수는 상기 러버(5)만에 의한 댐핑상태를 나타내고, k2는 상기 러버(5)와 상기 센터링(7)이 함께 댐핑작용을 수행하는 것을 나타내는 것이다.

상기한 바와 같은 댐퍼의 다중적인 래틀소음 방지구조는 상기와 같이 입력되는 하중의 크기에 따라 적절한 반발력을 발생시켜서 래틀소음을 보다 안정적으로 방지할뿐만 아니라, 상기 웜샤프트와 웜휠의 안정된 치합상태 확보로 조향장치의 안정되고 원활한 작동성을 제공 및 보장하게 되며, 상기 러버(5)의 과도한 변형을 방지하여 그 내구성을 향상시킬 수 있다.

도 1은 종래의 전동식 파워스티어링의 래틀소음 발생 원인을 설명한 도면,

도 2는 종래의 댐퍼 구조를 설명한 도면,

도 3은 본 발명에 따른 전동식 파워스티어링의 댐퍼의 구조를 도시한 도면,

도 4는 도 3의 일부 상세도,

도 5는 본 발명 댐퍼의 작용을 설명한 그래프이다.

<도면의 주요 부분에 대한 부호의 간단한 설명>

1; 인너링 3; 아웃터링

5; 러버 7; 센터링

9; 베어링

Claims (3)

1. 웜샤프트를 지지하는 베어링의 외측에 결합되는 인너링과;

   상기 인너링과 일정한 간격을 두고 반경방향 외측으로 이격되는 아웃터링과;

   상기 인너링과 아웃터링 사이에 구비된 러버와;

   상기 러버 속에 인서트되어 상기 러버보다 강한 탄성력을 제공하는 센터링;

   을 포함하여 구성된 것을 특징으로 하는 전동식 파워스티어링의 댐퍼.
2. 청구항 1에 있어서,

   상기 센터링은 원주방향을 따라 반경방향 내측과 외측으로 다수의 굴곡을 형성하는 것

   을 특징으로 하는 전동식 파워스티어링의 댐퍼.
3. 청구항 2에 있어서,

   상기 센터링의 반경방향 외측으로 돌출된 굴곡부분은 상기 아웃터링에 삽입되고, 반경방향 내측으로 돌출된 굴곡부분은 상기 인너링에 삽입된 것

   을 특징으로 하는 전동식 파워스티어링의 댐퍼.

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