KR20120040293A - 전동식 파워 스티어링 장치 - Google Patents

Abstract

본 발명은 스티어링휠과 결합하며 상기 스티어링휠의 축을 이루는 스티어링샤프트와; 상기 스티어링휠과 반대쪽에서 스티어링샤프트와 반경방향으로 결합된 웜휠과; 상기 웜휠과 웜에 의해 치합되는 웜샤프트와; 상기 웜샤프트의 일측에 연결되어 상기 웜샤프트에 회전동력을 제공하는 모터와; 상기 모터의 반대쪽에서 상기 웜샤프트에 반경방향으로 결합되어 상기 웜샤프트를 지지하는 웜샤프트베어링을 포함하는 전동식 파워 스티어링 장치에 있어서, 상기 웜샤프트베어링을 외부에서 감싸는 형태로 장착되고, 상기 웜샤프트의 하우징과 접촉에 의한 밴딩변형이 발생함으로써 상기 웜샤프트에 축 방향으로 예압을 가하고, 이로인해 상기 웜휠과 웜샤프트의 가공공차를 보완하여 치합유지효과를 향상시키고 기어의 백래쉬(back lash)를 방지하는 몰드캡(mold cap)이 더 포함된 것을 특징으로 한다. 이에 의해, 전동식 파워 스티어링 장치의 작동시 웜휠과 웜샤프트 간 웜휠의 축방향의 치합유지를 향상시켜, 래틀소음을 줄이고 웜휠과 웜샤프트간 백 래쉬가 방지되어 종래의 전동식 파워 스티어링 장치에 비해 보다 향상된 조향성능 및 조향감을 갖출 수 있게 된다.

Description

전동식 파워 스티어링 장치{MOTOR DRIVEN POWER STEERING DIVICE}

본 발명은 전동식 파워 스티어링 장치에 관한 것으로서, 보다 상세하게는 웜샤프트를 축 방향으로 가압하여 웜휠과 웜샤프트의 가공공차를 보완하여 치합유지효과를 향상시키고 기어의 백래쉬(back lash)를 방지하는 몰드캡(mold cap)을 포함하는 파워 스티어링 장치에 관한 것이다.

파워 스티어링 장치는 통상적으로 차량 등에서 파워 핸들로 불리는 장치로 작은 힘으로 차량 등의 정밀한 조향 조작을 할 수 있으며, 노면의 요철에서 오는 충격을 흡수하여 통상적으로 핸들로 불리우는 스티어링휠에 전달되는 것을 방지할 수 있는 등의 이점이 있다.

일반적으로, 파워 스티어링은 오일의 유압을 이용하는 방식과 전기모터의 동력을 이용하는 방식이 있다. 상기 유압식 파워 스티어링은 유압펌프가 엔진의 힘으로 유체를 펌핑하여 유압을 형성하고 있다가 운전자가 스티어링휠을 돌릴 때 조향하는 방향으로 유압을 가하여 조향 조작이 가벼워지도록 하는 것이고, 전동식 파워 스티어링은 전기모터를 이용해 조향력을 향상시키도록 하는 것이다.

상기 전동식 파워 스티어링은 주행 조건에 따라 전기모터가 자동으로 제어기능을 발휘하게 되며, 이에 따라 상기 유압식 파워 스티어링에 비해 보다 향상된 조향성능 및 조향감을 갖출 수 있게 된다. 또한 상기 전동식 파워 스티어링은 가압에 필요한 작동오일이 사용되지 않기에 상기 유압식 파워 스티어링 보다 친환경적인 측면이 있다.

종래의 전동식 파워 스티어링 장치는 도 1에 도시된 바와 같이, 스티어링샤프트(1)에 관통되어 일체로 결합된 웜휠(11)과, 웜휠(11)에 치합되어 결합된 웜샤프트(12)와, 상기 웜샤프트(12)의 양단에 일체로 결합된 틸트베어링(13) 및 웜샤트프베어링(14)과, 틸트베어링(13)을 관통한 웜샤프트(12)의 일단과 연결되면서 전자제어유니트의 제어에 의해 구동하여 웜샤프트(12)로 동력을 전달하는 모터(15)와, 일단은 상기 웜휠(11)을 감싸는 부위의 하우징(16)에 볼트(17)를 매개로 고정 결합되고 타단은 하우징(16)을 관통하여 그 끝이 웜샤트프베어링(14)을 누르도록 설치된 리프스프링(18)을 포함하여 구성된다.

여기서, 웜샤프트(12)의 일단은 플렉시블 커플링(19)을 매개로 모터(15)의 축과 연결되어, 모터(15)의 동력을 전달받도록 구성되어 있다.

그러나, 상기한 바와 같은 종래 기술에는 다음과 같은 문제점이 있다.

웜휠(11)과 웜샤프트(12)에 형성된 기어 간에는 가공공차로 인해 완전한 치합이 이루어지지 않기에 스티어링샤프트(1)가 작동함에 따라 웜샤프트(12)에 축방향으로 진동이 발생하게 된다.

특히, 웜샤프트(12)의 회전방향이 바뀔 경우, 순간적으로 웜샤프트(12)에 일체로 결합된 웜기어의 운동력이 웜휠(11)에 전달되지 않는 공간이 생기는 백 래쉬(back lash)가 발생하게 된다. 이로 인해 웜휠(11)과 웜샤프트(12) 사이에 충돌이 발생하여 웜샤프트(12)와 웜휠(11)의 파손우려가 생기고, 둔탁한 래틀소음(rattle noise)이 발생하게 된다.

또한, 웜기어 메카니즘의 특성상 웜휠(11)과 웜샤프트(12)의 서로 맞물리는 기어 치열 간에는 슬라이딩 접촉을 하게 된다. 따라서 상기 전동식 파워 스티어링 장치가 장기간에 걸쳐 계속적이고 반복적으로 사용됨에 따라 이러한 슬라이딩 접촉으로 인해 웜휠(11)과 웜샤프트(12) 상호 간 마모가 일어나게 되고, 결국 백 래쉬는 더욱 커지게 되는 것이다.

따라서, 이러한 래틀소음과 백 래쉬를 방지하는 하나의 방법으로 웜샤프트(12)의 축방향으로 웜휠(11)과 웜샤프트(12)의 치합유지를 향상시킬 필요가 있는 것이다.

본 발명의 목적은 전동식 파워 스티어링 장치의 작동시, 웜휠과 웜샤프트 간 웜휠의 축방향의 치합유지를 향상시켜 래틀소음을 줄이고 웜휠과 웜샤프트간 백 래쉬가 방지되는 전동식 파워 스티어링 장치를 제공함에 있다.

상기 목적을 달성하기 위해, 본 발명은 스티어링휠과 결합하며 상기 스티어링휠의 축을 이루는 스티어링샤프트와; 상기 스티어링휠과 반대쪽에서 스티어링샤프트와 반경방향으로 결합된 웜휠과; 상기 웜휠과 웜에 의해 치합되는 웜샤프트와; 상기 웜샤프트의 일측에 연결되어 상기 웜샤프트에 회전동력을 제공하는 모터와; 상기 모터의 반대쪽에서 상기 웜샤프트에 반경방향으로 결합되어 상기 웜샤프트를 지지하는 웜샤프트베어링을 포함하는 전동식 파워 스티어링 장치에 있어서, 상기 웜샤프트베어링을 외부에서 감싸는 형태로 장착되고, 상기 웜샤프트의 하우징과 접촉에 의한 밴딩변형이 발생함으로써 상기 웜샤프트에 축 방향으로 예압을 가하고, 이로인해 상기 웜휠과 웜샤프트의 가공공차를 보완하여 치합유지효과를 향상시키고 기어의 백래쉬를 방지하는 몰드캡(mold cap)이 더 포함된 것을 특징으로 하는 전동식 파워 스티어링 장치를 제공한다.

이때, 상기 몰드캡은 장착 시 상기 웜샤프트베어링의 외부를 감싸는 원통형의 몸체부와; 상기 몸체부의 일측에 일체로 형성되며 상기 웜샤프트에 장착 시 상기 모터와 반대측에서 상기 하우징과 접촉하며, 상기 하우징과 접촉하는 쪽이 볼록한 형태를 가지는 활모양의 두개의 탄성체가 서로 평행을 이루며 각각 상기 탄성체의 양 끝단에서 상기 몸체의 일측에 결합된 밴딩부로 구성된다.

또한, 상기 밴딩부는 상기 몸체부의 일측에 일체로 형성되며 상기 웜샤프트에 장착 시 상기 모터와 반대측에서 상기 하우징과 접촉하며, 상기 몸체부의 반경방향의 안쪽으로 구부러진 탄성을 가진 다수의 밴딩탭이 방사형으로 나열된 형상을 가지며 상기 몸체부의 일측에 결합된 것일 수도 있다.

이상의 본 발명에 따른 전동식 파워 스티어링 장치에 의하면, 웜샤프트에 축 방향으로 예압을 가함으로써 전동식 파워 스티어링 장치의 작동시 웜휠과 웜샤프트 간 웜휠의 축방향의 치합유지를 향상시켜, 백 래쉬가 방지되어 웜샤프트(12)와 웜휠(11)의 파손우려와 래틀소음이 줄어들고 웜휠과 웜샤프트간 종래의 전동식 파워 스티어링 장치에 비해 보다 향상된 조향성능 및 조향감을 갖출 수 있게 된다.

도 1은 종래의 전동식 파워 스티어링 장치를 도시한 단면도,
도 2는 본 발명의 일 실시예에 따른 전동식 파워 스티어링 장치를 도시한 단면도,
도 3은 본 발명의 일 실시예에 따른 몰드캡을 장착한 전동식 파워 스티어링 장치를 도시한 사시도,
도 4a는 본 발명의 일 실시예에 따른 몰드캡을 도시한 사시도,
도 4b는 본 발명의 다른 실시예에 따른 몰드캡을 도시한 사시도이다.

본 발명의 일 실시예에 따른 전동식 파워 스티어링 장치는, 도 2에 도시된 바와 같이, 종래의 전동식 파워 스티어링 장치(도 1 참조)에, 웜샤프트(12)의 하우징(16)과 접촉에 의한 밴딩변형이 발생함으로써 상기 웜샤프트에 축 방향으로 예압을 가하여 웜휠(11)과 웜샤프트(12)의 기어의 치열들 간 면접촉을 항상 유지하도록 함으로써, 기어의 가공공차를 보완하여 치합유지효과를 향상시켜 기어의 백래쉬를 방지하는 몰드캡(100)이 더 포함된다.

상기 전동식 파워 스티어링 장치의 작동 시 웜휠(11)의 회전방향과 관계없이 웜휠(11)과 웜샤프트(12)의 기어의 치열들이 서로 면접촉을 유지해야 하기에 몰드캡(100)의 장착으로 발생되는 예압은 다소 높아야 한다.

따라서, 몰드캡(100)은 고무와 같은 연성의 탄성재료로 제작됨은 바람직하지 않으며 그보다 큰 탄성력과 경도를 가진 탄성 프라스틱 또는 연강 등으로 제작됨이 바람직하다.

또한, 몰드캡(100)은 몸체부(110)와 밴딩부(120)로 구성된다. 몸체부(110)는 웜샤트프베어링(14)을 감싸며 외측은 하우징(16)과 웜샤프트(12)의 축과 수직방향으로 접촉하도록 장착된다. 이때, 몰드캡(100)의 장착을 위해 몸체부(110)는 고정핀(20)에 의해 고정된다. 밴딩부(120)는 탄성을 가진 것으로 웜샤프트(12)의 축 방향으로 하우징(16)과 접촉하게 된다.

이때, 밴딩부(120)은 밴딩변형이 일어남과 동시에 웜샤프트(12)에 축 방향 예압을 전동기(도 1에서 15)쪽으로 가하게 되는 것이다. 이러한 예압이 가해짐으로써 웜휠(11)과 웜샤프트(12)의 기어의 치열들이 서로 면접촉을 항상 유지게 된다.

따라서, 도 3에 도시된 바와 같이, 몰드캠(100)은 일측은 하우징(16)과 직접 접촉하고, 다른 일측은 예압을 전동기(15)와 연결된 웜샤프트(12)와 접촉하도록 구성되는 것이다.

몰드캡(도 2에서 100)의 일 실시예로써 도 4a에 도시된 바와 같이, 내측은 웜샤프트베어링(도 2에서 14)을 감싸고, 외측은 웜샤프트(도 2에서 12) 축과 수직방향으로 하우징(도 2에서 16)과 직접 접촉하는 원통모양의 몸체부(110); 탄성을 가진 것으로 웜샤프트(12)의 축 방향으로 하우징(16)과 직접 접촉 하며, 하우징(16)과 접촉하는 쪽이 볼록한 형태를 가지는 활모양의 두개의 탄성체가 서로 평행을 이루며 각각 상기 탄성체의 양 끝단에서 상기 몸체부의 일측에 결합된 밴딩부; 고정핀(도 2에서 20)이 삽입되는 공간인 삽입홀(S)로 구성된다. 이때, 밴딩부는 하우징(16)과 접촉에 의해 몸체부(110)쪽으로 구부러지면서 웜샤프트(12)에 축 방향으로 압력을 가하게 된다.

몰드캡(100)의 다른 실시예로서 도 4b에 도시된 바와 같이, 몸체부(110)와 삽입홀(S)은 도 4a와 동일하나, 밴딩부(120')가 몸체부(110)의 반경방향의 안쪽으로 구부러진 탄성을 가진 다수의 밴딩탭이 방사형으로 나열된 형상을 가지며 상기 몸체부의 일측에 결합된 형태로 구성된다. 상기 밴딩탭은 탄성을 가진 것으로 그 끝단이 웜샤프트(12)의 축 방향으로 하우징(16)과 접촉에 의해 몸체부(110)쪽으로 구부러지면서 상기 웜샤프트(12)에 축 방향으로 압력을 가하게 된다.

이상에서 설명된 전동식 파워 스티어링 장치는 본 발명의 이해를 돕기 위한 하나의 실시예에 불과하므로 본 발명의 권리범위 내지 기술적 범위가 이에 한정되는 것으로 이해되어서는 안 된다.

본 발명의 권리범위 내지 기술적 범위는 후술하는 특허청구범위 및 그 균등범위에 의해 정하여진다.

1: 스티어링샤프트 11: 웜휠
12: 웜샤프트 13: 틸트베어링
14: 웜샤프트베어링 15: 전동기
16: 하우징 17: 볼트
18: 리프스프링 19: 플렉시블 커플링
20: 고정핀 100: 몰드캡
110: 몸체부 120: 밴딩부
S: 삽입홀

Claims (3)

1. 스티어링휠과 결합하며 상기 스티어링휠의 축을 이루는 스티어링샤프트와; 상기 스티어링휠과 반대쪽에서 스티어링샤프트와 반경방향으로 결합된 웜휠과; 상기 웜휠과 웜에 의해 치합되는 웜샤프트와; 상기 웜샤프트의 일측에 연결되어 상기 웜샤프트에 회전동력을 제공하는 모터와; 상기 모터의 반대쪽에서 상기 웜샤프트에 반경방향으로 결합되어 상기 웜샤프트를 지지하는 웜샤프트베어링을 포함하는 전동식 파워 스티어링 장치에 있어서,
   상기 웜샤프트베어링을 외부에서 감싸는 형태로 장착되고, 상기 웜샤프트의 하우징과 접촉에 의한 밴딩변형이 발생함으로써 상기 웜샤프트에 축 방향으로 예압을 가하고, 이로인해 상기 웜휠과 웜샤프트의 가공공차를 보완하여 치합유지효과를 향상시키고 기어의 백래쉬(back lash)를 방지하는 몰드캡(mold cap)이 더 포함된 것을 특징으로 하는 전동식 파워 스티어링 장치.
2. 제 1항에 있어서,
   상기 몰드캡은 장착 시 상기 웜샤프트베어링의 외부를 감싸는 원통형의 몸체부와; 상기 몸체부의 일측에 일체로 형성되며 상기 웜샤프트에 장착 시 상기 모터와 반대측에서 상기 하우징과 접촉하며, 상기 하우징과 접촉하는 쪽이 볼록한 형태를 가지는 활모양의 두개의 탄성체가 서로 평행을 이루며 각각 상기 탄성체의 양 끝단에서 상기 몸체부의 일측에 결합된 밴딩부로 구성된 것을 특징으로 하는 전동식 파워 스티어링 장치.
3. 제 1항에 있어서,
   상기 몰드캡은 장착 시 상기 웜샤프트베어링의 외부를 감싸는 원통형의 몸체부와; 상기 몸체부의 일측에 일체로 형성되며 상기 웜샤프트에 장착 시 상기 모터와 반대측에서 상기 하우징과 접촉하며, 상기 몸체부의 반경방향의 안쪽으로 구부러진 탄성을 가진 다수의 밴딩탭이 방사형으로 나열된 형상을 가지며 상기 몸체부의 일측에 결합된 밴딩부로 구성된 것을 특징으로 하는 전동식 파워 스티어링 장치.

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