KR20120057036A - 차량용 전동 스티어링의 래틀소음 방지장치 - Google Patents

Abstract

본 발명은 차량용 전동 스티어링의 래틀소음 방지장치에 관한 것으로, 웜축, 이 웜축에 치합되어 회전되는 웜휠, 및 이 웜축과 웜휠 간 치합된 기어 이의 유격 발생을 차단하는 유격방지부를 포함하고, 유격방지부를, 웜축에 접촉하는 접촉핀을 갖는 케이스, 이 케이스를 에워싸고 위치 고정되어 승하강되는 케이스를 직선 왕복 이동 안내하는 하우징, 및 이 하우징에 대해 케이스를 탄성적으로 웜축 방향으로 가압하는 탄성부재를 포함하는 것을 특징으로 한다.
본 발명은 종래 기술과 달리 차량용 전동 스티어링 감속기에 적용되는 기존 유격방지부의 단순 탄성스프링 채택에 따른 역입력에 의한 래틀 노이즈 발생을 방지할 수 있다.

Description

차량용 전동 스티어링의 래틀소음 방지장치{RATTLE NOISE PREVENTING TYPE MOTOR DRIVEN POWER-STEERING SYSTEM IN VEHICLE}

본 발명은 차량용 전동 스티어링의 래틀소음 방지장치에 관한 것으로서, 더욱 상세하게는 차량용 전동 스티어링 감속기에 적용되는 기존 유격방지부의 단순 탄성스프링 채택에 따른 역입력에 의한 래틀 노이즈 발생을 방지할 수 있도록 하는 차량용 전동 스티어링의 래틀소음 방지장치에 관한 것이다.

일반적으로, 차량의 조타력을 발생하는 파워 스티어링장치는 핸들의 조작력을 가볍고 원활하게 하면서도 신속한 조향이 가능하도록 하기 위해서 유압을 이용하도록 설계되어 작동된다.

이와 같은, 파워 스티어링 장치는 작은 힘으로 조향조작을 할 수 있으며 조향기어비의 조작력에 관계없이 선정할 수 있으며, 노면의 요철에서 오는 충격을 흡수하여 핸들에 전달되는 것을 방지할 수 있는 등의 이점이 있다.

또한, 최근에는 차속센서 및 조향토크센서 등에서 감지한 차량의 운행조건에 따라 전자제어장치(ECU)에서 모터를 구동시켜 저속 운행시에는 가볍고 편안한 조향감을 부여하고, 고속운행시에는 무거운 조향감과 더불어 양호한 방향 안정성을 부여하며, 비상상황에서는 급속한 조향이 이루어지도록 하여 운전자에게 최적의 조향 조건을 제공하는 전동식 스티어링 장치를 이용하고 있는 추세이다.

이러한 전동식 스티어링 장치는 통상 EHPS(Electro-hydraulic Power Steering)이나 또는 MDPS(Motor Driven Power Steering)가 있으며, 이중 MDPS 시스템은 펌프에서 유압을 형성하여 파워를 어시스트(assist)하는 유압 시스템과 달리 모터의 회전력으로 조향 파워를 어시스트(assist)하는 구조로서, 동력을 발생하는 모터와 연결된 웜축(Worm-Shaft)이 스티어링샤프트(Steering-Shaft)와 연결되어 있는 웜휠(Worm Wheel)을 회전시켜 조향력을 어시스트하게 된다.

이때, 기어간에 치합되어 회전력을 전달하는 구조에서는 사용 경과에 따라 회전부의 접촉부들간에 마모가 점진적으로 발생해 특히, 웜축의 축방향 유격이 증가함으로써 웜축과 웜휠이 맞물려 회전하는 부분에서 래틀 노이즈(Rattle Noise)가 필연적으로 발생되고, 이로 인해 이와 같은 현상을 방지하도록 통상 래틀 스프링(Rattle Spring)을 이용하여 웜축과 웜휠간의 유격(Gap)을 없애도록 웜축쪽을 가압하여 주는 유격방지수단이 사용되어진다.

기존 차량용 전동 스티어링 장치의 유격방지수단은 웜축과 웜휠간의 유격(백래쉬)을 보상함으로서 기어 치간의 유격으로 발생하는 래틀노이즈를 없애는 것이지만, 현재 탄성스프링만의 적용으로 차량의 요철 주행시 계속적인 역입력으로 베어일을 지지해주는 핀과 베어링간의 다른 반응속도로 인한 래틀 노이즈를 발생하게 된다. 따라서, 이를 개선할 필요성이 요청된다.

본 발명은 상기와 같은 문제점들을 개선하기 위하여 안출된 것으로서, 웜축을 탄성적으로 누르고 있는 케이스를 하우징 내부에서 유압을 가함으로써 케이스의 반응속도를 줄임에 따라 고주파성 역입력으로 인한 래틀 노이즈 발생을 방지할 수 있도록 하는 차량용 전동 스티어링의 래틀소음 방지장치를 제공하는데 그 목적이 있다.

본 발명에 따른 차량용 전동 스티어링의 래틀소음 방지장치는: 웜축, 상기 웜축에 치합되어 회전되는 웜휠, 및 상기 웜축과 상기 웜휠 간 치합된 기어 이의 유격 발생을 차단하는 유격방지부를 포함하고, 상기 유격방지부는, 상기 웜축에 접촉하는 접촉핀을 갖는 케이스, 상기 케이스를 에워싸고 위치 고정되어 승하강되는 상기 케이스를 직선 왕복 이동 안내하는 하우징, 및 상기 하우징에 대해 상기 케이스를 탄성적으로 상기 웜축 방향으로 가압하는 탄성부재를 포함한다.

상기 유격방지부는, 상기 케이스 내측에 형성되어 작동유를 저장하는 공간부, 상기 하우징 내측에서 상기 접촉핀과 나란한 축 방향으로 연장되어 상기 공간부 내부에 삽입되고 하측에 플레이트를 형성한 보빈, 및 상기 플레이트에 통공되어 작동유의 흐름을 안내함으로써 상기 케이스의 승하강 이동시간을 지연시키는 유로를 포함한다.

상기 탄성부재는 상기 하우징과 상기 케이스 사이에 위치하는 상기 보빈을 축 삽입함이 바람직하다.

상기 웜축은 상기 접촉핀과 접하는 부위에 베어링부재를 형성함이 바람직하다.

이상에서 설명한 바와 같이, 본 발명에 따른 차량용 전동 스티어링의 래틀소음 방지장치는 종래 기술과 달리 웜축을 탄성적으로 누르고 있는 케이스를 하우징 내부에서 유압을 가함으로써 케이스의 반응속도를 줄임에 따라 고주파성 역입력으로 인한 래틀 노이즈 발생을 방지할 수 있다.

도 1은 본 발명의 일 실시예에 따른 차량용 전동 스티어링의 래틀소음 방지장치의 요부 사시도이다.
도 2 및 도 3은 본 발명의 일 실시예에 따른 차량용 전동 스티어링의 래틀소음 방지장치의 요부 단면도이다.

이하, 첨부된 도면들을 참조하여 본 발명에 따른 차량용 전동 스티어링의 래틀소음 방지장치의 실시예를 설명한다. 이 과정에서 도면에 도시된 선들의 두께나 구성요소의 크기 등은 설명의 명료성과 편의상 과장되게 도시되어 있을 수 있다. 또한, 후술되는 용어들은 본 발명에서의 기능을 고려하여 정의된 용어들로서 이는 사용자, 운용자의 의도 또는 관례에 따라 달라질 수 있다. 그러므로 이러한 용어들에 대한 정의는 본 명세서 전반에 걸친 내용을 토대로 내려져야 할 것이다.

도 1은 본 발명의 일 실시예에 따른 차량용 전동 스티어링의 래틀소음 방지장치의 요부 사시도이고, 도 2 및 도 3은 본 발명의 일 실시예에 따른 차량용 전동 스티어링의 래틀소음 방지장치의 요부 단면도이다.

도 1 내지 도 3을 참조하면, 본 발명의 일 실시예에 따른 차량용 전동 스티어링의 래틀소음 방지장치는 웜축(10)과 웜휠(20) 간 치합된 기어 이의 유격 발생을 방지하는 유격방지부(100)를 포함한다.

아울러, 유격방지부(100)는 케이스(110), 하우징(120) 및 탄성부재(130)를 포함한다.

특히, 웜축(10)은 운전자의 조타력을 회전력으로 변화하는 모터(도시하지 않음)에 의해 회전되고, 웜휠(20)은 웜축(10)에 치합되어 조향축(도시하지 않음)에 연결된 기어박스(도시하지 않음)를 작동하는 회전력을 발생시키는 역할을 한다.

그리고, 유격방지부(100)는 웜휠(20)과 웜축(10) 간 치합된 기어 이의 유격 발생을 차단해 유격에 의한 소음(래틀 노이즈)을 방지하는 역할을 한다.

한편, 유격방지부(100)에 포함되는 케이스(110)는 웜축(10)에 접촉되어 지지된다. 더욱 상세히, 케이스(110)는 하측에 접촉핀(112)을 형성하고, 접촉핀(112)은 웜축(10)에 접촉된다. 이로 인해, 케이스(110)는 웜축(10)에 지지된다.

이때, 케이스(110)는 다양한 형상 및 다양한 재질로 적용 가능하고, 접촉핀(112)은 다양한 형상으로 변형 가능하며 케이스(110)에 일체로 형성됨이 바람직하다.

또한, 하우징(120)은 케이스(110)를 에워싸게 형성된다. 특히, 케이스(110)가 하측으로 접촉핀(112)을 연장 형성하고 수직방향으로 승하강되기 때문에, 하우징(120)은 하측으로 개방되게 형성되어 케이스(110)를 하측에서 상측 방향으로 삽입한다.

그리고, 하우징(120)은 차량용 전동 스티어링 설비에 포함되는 감속기 바디(도시하지 않음)에 위치 고정되게 장착된다.

따라서, 하우징(120)은 웜축(10)의 회전시 미세하게 승하강되는 케이스(110)를 직선 왕복 이동 안내하는 역할을 한다. 물론, 하우징(120)은 다양한 형상 및 다양한 재질로 변형 가능하다.

아울러, 탄성부재(130)는 하우징(120)에 대해 케이스(110)를 탄성적으로 웜축(10) 방향으로 가압하는 역할을 한다. 따라서, 접촉핀(112)은 항상 웜축(10)에 탄성적으로 접촉한 상태를 유지하게 된다. 그래서, 웜축(10)은 가압력에 의해 웜휠(20)측으로 눌려지면서 웜휠(20)과의 기어 결합 상태를 유지하면서 래틀 노이즈 발생을 방지하게 된다.

이때, 탄성부재(130)는 케이스(110)의 상측과 접하도록 하우징(120) 내측에 구비됨이 바람직하고, 코일 스프링으로 함이 바람직하다.

이에 따라, 케이스(110)는 탄성부재(130)에 의해 탄성적으로 하측으로 밀리는 힘을 받음에 따라, 접촉핀(112)은 항상 웜축(10)에 접촉하는 상태를 유지하게 된다. 특히, 웜축(10)과 웜휠(20) 간의 백래쉬 발생시에도 케이스(110)가 탄성부재(130)에 의해 탄성적으로 밀리기 때문에, 접촉핀(112)이 웜축(10)을 웜휠(20) 방향으로 가압하게 되어, 웜휠(20)과 웜축(10)의 백래쉬가 방지된다.

한편, 웜축(10)의 미세한 승하강에 대한 케이스(110)의 반응속도는 비교적 빠르게 된다. 물론, 탄성부재(130)의 탄성계수가 크게 되면 케이스(110)의 반응속도는 느려지게 되나, 접촉핀(112)이 웜축(10)을 너무 세게 밀어 웜축(10)과 웜휠(20)의 기어 이 결합에 따른 마찰력이 너무 크게 된다.

그래서, 일례로, 케이스(110)는 하우징(120) 내측에서 유압에 의해 승하강하도록 설치됨이 바람직하다.

즉, 유격방지부(100)는 공간부(140), 보빈(150) 및 유로(160)를 포함한다.

공간부(140)는 케이스(110) 내측에 형성되어 작동유를 저장하는 역할을 한다. 이때, 공간부(140)는 작동유를 공급할 수 있도록 인렛(142)을 형성한다.

그리고, 보빈(150)은 하우징(120) 내측에서 접촉핀(112)과 나란한 축 방향으로 연장되어 공간부(140) 내부에 삽입되는 역할을 한다. 특히, 보빈(150)은 케이스(110)의 인렛(142)으로 승하강 가능하게 삽입되고, 인렛(142)과의 틈새는 밀봉 처리됨이 바람직하다. 그래서, 인렛(142)은 케이스(110)의 상측에 형성됨이 바람직하다.

물론, 보빈(150)은 하우징(120)에 일체로 형성됨이 바람직하고, 다양한 형상으로 변형 가능하다.

아울러, 보빈(150)은 하측에 플레이트(152)를 형성한다. 플레이트(152)는 공간부(140)의 내경과 유사하게 형성되어 공간부(140)의 내측면을 따라 접한 상태로 승하강 안내됨이 바람직하다.

그래서, 플레이트(152)는 공간부(140)에 저장된 작동유에 의해 공간부(140) 내부에서 쉽게 승하강 하지 못하게 된다. 이로 인해, 케이스(110)의 응답 속도는 느려지게 되고, 이를 통해, 래틀 노이즈는 감쇄하게 된다.

특히, 도시하지는 않았지만, 인렛(142)은 플레이트(152)를 삽입할 수 있을 정도의 크기로 형성되거나, 케이스(110) 상측이 개폐 가능하게 형성되어 플레이트(152)를 삽입할 수 있도록 함이 바람직하다.

이때, 탄성부재(130)는 케이스(110)의 상승시 측방향으로 휘어질 수 있기 때문에 하우징(120)과 케이스(110) 사이에 위치하는 보빈(150)을 축 삽입함이 바람직하다.

즉, 탄성부재(130)는 보빈(150)을 축 삽입함으로써 휘어짐이 방지된다.

또한, 유로(160)는 플레이트(152)에 상하방향으로 통공되어 작동유의 흐름을 안내하는 역할을 한다. 이 유로(160)의 직경은 케이스(110)의 승하강 이동시간을 설정시간만큼 지연시킬 수 있는 크기로 이루어진다. 그리고, 유로(160)의 개수는 한정하지 않는다.

즉, 도 2에서처럼, 웜축(10)이 웜휠(20)과 접촉 상태를 유지하기 위해 탄성부재(130)의 가압으로 케이스(110)의 누름으로 하강시, 플레이트(152)는 상대적으로 공간부(140) 내부에서 상승하려고 하는데, 작동유가 유로(160)를 통해 공간부(140)의 상측으로 상향 이동되는 양만큼, 케이스(110)는 서서히 하강하게 된다.

반대로, 도 3에서처럼, 웜축(10)이 웜휠(20)과 접촉 상태를 유지하기 위해 상승시, 플레이트(152)는 상대적으로 공간부(140) 내부에서 하강하려고 하는데, 작동유가 유로(160)를 통해 공간부(140)의 하측으로 하향 이동되는 양만큼, 케이스(110)는 서서히 상승하게 된다.

한편, 웜축(10)은 접촉핀(112)과 접하는 부위에 베어링부재(170)를 형성함이 바람직하다. 이는, 접촉핀(112)이 회전하는 웜축(10)과 마찰을 줄임으로써 접촉핀(112)과 웜축(10)의 내구성을 향상시키기 위함이다. 여기서, 베어링부재(170)는 웜축(10)에 축 삽입되는 볼베어링으로 함이 바람직하다.

본 발명은 도면에 도시된 실시예를 참고로 하여 설명되었으나, 이는 예시적인 것에 불과하며, 당해 기술이 속하는 분야에서 통상의 지식을 가진 자라면 이로부터 다양한 변형 및 균등한 타 실시예가 가능하다는 점을 이해할 것이다. 따라서 본 발명의 진정한 기술적 보호범위는 아래의 특허청구범위에 의해서 정하여져야 할 것이다.

10: 웜축 20: 웜휠
100: 유격방지부 110: 케이스
112: 접촉핀 120: 하우징
130: 탄성부재 140: 공간부
142: 인렛 150: 보빈
152: 플레이트 160: 유로
170: 베어링부재

Claims (4)

1. 웜축;
   상기 웜축에 치합되어 회전되는 웜휠; 및
   상기 웜축과 상기 웜휠 간 치합된 기어 이의 유격 발생을 차단하는 유격방지부를 포함하고,
   상기 유격방지부는,
   상기 웜축에 접촉하는 접촉핀을 갖는 케이스;
   상기 케이스를 에워싸고, 위치 고정되어 승하강되는 상기 케이스를 직선 왕복 이동 안내하는 하우징; 및
   상기 하우징에 대해 상기 케이스를 탄성적으로 상기 웜축 방향으로 가압하는 탄성부재를 포함하는 것을 특징으로 하는 차량용 전동 스티어링의 래틀소음 방지장치.
   
2. 제 1항에 있어서, 상기 유격방지부는,
   상기 케이스 내측에 형성되어 작동유를 저장하는 공간부;
   상기 하우징 내측에서 상기 접촉핀과 나란한 축 방향으로 연장되어 상기 공간부 내부에 삽입되고, 하측에 플레이트를 형성한 보빈; 및
   상기 플레이트에 통공되어 작동유의 흐름을 안내함으로써 상기 케이스의 승하강 이동시간을 지연시키는 유로를 포함하는 것을 특징으로 하는 차량용 전동 스티어링의 래틀소음 방지장치.
   
3. 제 2항에 있어서,
   상기 탄성부재는 상기 하우징과 상기 케이스 사이에 위치하는 상기 보빈을 축 삽입하는 것을 특징으로 하는 차량용 전동 스티어링의 래틀소음 방지장치.
   
4. 제 1항 내지 제 3항 중 어느 한 항에 있어서,
   상기 웜축은 상기 접촉핀과 접하는 부위에 베어링부재를 형성하는 것을 특징으로 하는 차량용 전동 스티어링의 래틀소음 방지장치.

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