KR20120075780A

KR20120075780A - 전동식 동력 보조 조향장치

Info

Publication number: KR20120075780A
Application number: KR1020100137621A
Authority: KR
Inventors: 홍승준
Original assignee: 주식회사 만도
Priority date: 2010-12-29
Filing date: 2010-12-29
Publication date: 2012-07-09

Abstract

본 발명은, 조향축으로부터 회전 운동을 입력받는 중공 형상의 입력축, 입력축에 삽입되고 일단이 조향축 및 입력축과 연결되는 토션바, 및 토션바의 타단이 압입 고정되고 입력축이 삽입되는 중공 형상의 출력축을 포함하는 전동식 동력 보조 조향장치에 관한 것으로, 이는 상기 입력축과 출력축 사이에 부시를 개재하되, 부시와 입력축 사이에 탄성체를 추가로 구비하는 것을 특징으로 하여서, 부시와 입력축 사이의 래틀 노이즈를 없앨 수 있는 효과가 있다.

Description

전동식 동력 보조 조향장치 {Electrical power steering apparatus}

본 발명은 자동차의 전동식 동력 보조 조향장치에 관한 것으로, 더욱 상세하게는 전동식 동력 보조 조향장치에 있어서 조향축에 연결되는 입력축과, 중간축에 연결되는 출력축 사이에 부시를 개입하여 조립하되, 부시와 입력축 사이에 탄성체를 추가로 구비하여 래틀 노이즈를 없앨 수 있도록 된 전동식 동력 보조 조향장치에 관한 것이다.

일반적으로 자동차의 조향장치는 운전자가 조향휠을 돌려 자동차의 진행 방향을 자유로이 바꿀 수 있게 하는 장치로서, 자동차의 앞바퀴가 선회하는 회전 중심을 변경하여 운전자가 원하는 방향으로 자동차를 진행시킬 수 있도록 보조하는 장치다.

이러한 조향장치로는 운전자의 힘을 덜어주기 위해 동력 보조 조향장치가 사용되고 있는데, 동력 보조 조향장치는 크게 엔진의 힘을 이용하여 유압 펌프를 작동시켜 조향력을 보조하는 유압을 이용한 유압식 동력 보조 조향장치와, 모터를 이용한 전동식 동력 보조 조향장치가 있다.

유압식 동력 보조 조향장치는 조향휠의 회전을 감지하여 엔진에서 회전력을 받아 유압 펌프를 작동시키고 이 유압을 랙바 혹은 조향축에 구성된 유압실린더와 같은 구동부에 보내어 운전자의 조향력을 보조해 주는 구조를 가진다.

전동식 동력 보조 조향장치는 조향휠의 회전을 감지하여 랙바 혹은 조향축에 설치되어 회전 운동을 도와주는 모터를 가동시켜 조향장치가 원활하게 작동되도록 하는 구조를 가지며, 크게 랙 구동형과 조향축 구동형 등이 있다.

도 1은 전동식 동력 보조 조향장치의 한 예를 나타낸 개략구성도이다. 이에 도시된 바와 같이 전동식 동력 보조 조향장치는 조향휠(101)에서 양측 바퀴(108)까지 이어지는 조향계통(100) 및 이 조향계통(100)에 조향 보조력을 제공하는 보조동력기구(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(110)를 통해 랙바(105)에 연결되고, 랙바(105)의 양단은 타이로드(106)와 너클암(107)을 통해 자동차의 바퀴(108)에 연결된다.

랙-피니언 기구부(110)는 피니언축(104)에 형성되어 있는 피니언기어(111)와, 랙바(105)의 외주면 일측에 형성되어 있는 랙기어(112)가 서로 맞물려서 구성되므로, 운전자가 조향휠(101)을 조작하면 조향계통(100)에서 토크가 발생하고, 이 토크가 랙-피니언 기구부(110)를 통하여 직선 운동으로 전환되면서 바퀴(108)를 조향하게 된다.

보조동력기구(120)는 운전자가 조향휠(101)에 가하는 토크를 감지하고 감지된 토크에 비례하는 전기신호를 출력하는 토크센서(121), 이 토크센서(121)로부터 전해지는 전기신호에 기초하여 제어신호를 발생하는 전자제어장치(ECU: 122), 이 전자제어장치(122)로부터 전해지는 신호에 기초하여 조향 보조력을 발생시키는 모터(123) 및 이 모터(123)에서 발생한 조향 보조력을 조향축(102)에 전달하기 위하여 웜(131)과 웜휠(132)을 구비한 감속기(130)를 포함하여 구성된다.

도 2는 종래의 전동식 동력 보조 조향장치의 일부를 나타낸 단면도이다. 이에 도시된 바와 같이 종래의 전동식 동력 보조 조향장치의 조향축(102)은 그 하부가 입력축(210)에 삽입되어 입력축(210) 및 토션바(230)와 함께 핀(215)에 의해 결합되는 한편, 상부는 조향휠(101: 도 1 참조)과 연결된다.

입력축(210)은 출력축(220)에 삽입 연결되어 조향휠(101)의 조향력을 출력축(220)으로 전달하게 되어 있다.

입력축(210)과 출력축(220)은 토션바(230)에 의해 연결되는데, 토션바(230)의 일단은 입력축(210)에 삽입되고서 핀(215)에 의해 고정되며, 토션바(230)의 타단은 출력축(220)에 삽입되고서 핀(215)에 의해 고정된다.

이와 같은 종래의 전동식 동력 보조 조향장치는 입력축(210)과 출력축(220) 사이의 축선을 일치시키기 위하여 입력축(210)의 하부 외주면과 출력축(220)의 상부 내주면 사이에 설치되는 부시(240)에 의해 유격을 관리하고 있다.

여기서, 출력축(220)의 상부 내주면에 설치되는 부시(240)는 출력축(220)의 상부 내주면을 가공한 다음에 압입되어 설치되는데, 압입시 출력축(220)의 상부 내주면을 관리하기가 어려워 입력축(210)의 외주면과 부시(240) 사이의 공차를 크게 하여 제작할 수밖에 없었다.

이로 인하여 자동차가 불규칙한 노면을 지나는 것 등에 의해 바퀴(108: 도 1 참조)로부터 조향계통(100: 도 1 참조)으로 역입력되는 충격에 의해 부시(240)가 입력축(210)의 외주면과 충돌하여 래틀 노이즈를 유발하는 문제점이 있었다.

이에 본 발명은 전술한 문제점을 해결하기 위해 안출된 것으로, 전동식 동력 보조 조향장치에 있어서 조향축에 연결되는 입력축과, 중간축에 연결되는 출력축 사이에 부시를 개입하여 조립하되, 부시와 입력축 사이에 탄성체를 추가로 구비하여 부시와 입력축 사이에서 발생하는 래틀 노이즈를 없앨 수 있도록 된 전동식 동력 보조 조향장치를 제공하는 데 그 목적이 있다.

이러한 목적을 달성하기 위하여 본 발명은, 조향축으로부터 회전 운동을 입력받는 중공 형상의 입력축, 입력축에 삽입되고 일단이 조향축 및 입력축과 연결되는 토션바, 및 토션바의 타단이 압입 고정되고 입력축이 삽입되는 중공 형상의 출력축을 포함하는 전동식 동력 보조 조향장치에 있어서, 상기 입력축과 출력축 사이에 부시를 개재하되, 부시와 입력축 사이에 탄성체를 추가로 구비하는 것을 특징으로 한다.

이상에서 설명한 바와 같이 본 발명에 의하면, 전동식 동력 보조 조향장치에 있어서 입력축과 출력축 사이에 부시를 개입하여 조립하되, 부시와 입력축 사이에 탄성체를 추가로 구비하여 부시와 입력축 사이에서 발생하는 래틀 노이즈를 없앨 수 있는 효과가 있게 된다.

도 1은 전동식 동력 보조 조향장치의 한 예를 나타낸 개략구성도이다.
도 2는 종래의 전동식 동력 보조 조향장치의 일부를 나타낸 단면도이다.
도 3은 본 발명에 따른 전동식 동력 보조 조향장치의 일부를 절개하여 나타낸 사시도이다.

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 3은 본 발명에 따른 전동식 동력 보조 조향장치의 일부를 절개하여 나타낸 사시도이다. 이에 도시된 바와 같이 본 발명에 따른 전동식 동력 보조 조향장치는, 조향축(102: 도 1 및 도 2 참조)으로부터 회전 운동을 입력받는 중공 형상의 입력축(210), 이 입력축(210)에 삽입되고 일단이 조향축(102) 및 입력축(210)과 연결되는 토션바(230), 및 이 토션바(230)의 타단이 압입 고정되고 입력축(210)이 삽입되는 중공 형상의 출력축(220)을 포함하고 있다.

조향축(102)은 그 하부가 입력축(210)에 삽입되어, 이 입력축(210) 및 토션바(230)와 함께 핀(215: 도 2 참조)에 의해 결합되는 한편, 그 상부는 조향휠(101: 도 1 참조)과 연결된다.

입력축(210)은 상부가 조향축(102)과 연결되어 있으며, 내부에 토션바(230)가 삽입될 수 있도록 중공의 형상을 갖고 있다. 또한, 입력축(210)은 출력축(220)에 삽입 연결되어 조향휠(101)의 조향력을 출력축(220)으로 전달하게 되어 있다.

토션바(230)는 입력축(210)과 출력축(220)에 삽입된 후 양쪽 단부가 핀(215)에 의해 입력축(210)과 출력축(220)에 각각 고정되어 있다. 특히 토션바(230)는 입력축(210) 및 조향축(102)과 함께 핀(215)에 의해 결합된다.

운전자가 조향휠(101)을 회전시킴에 따라 조향축(102)을 매개로 조향휠(101)에 연결된 입력축(210)이 회전하게 되며, 토션바(230)에 의해 입력축(210)과 연결된 출력축(220)이 연동하여 회전하게 된다. 이때, 입력축(210)과 출력축(220) 사이에 비틀림이 발생하게 되면 출력축(220)과 입력축(210) 사이에 회전각도의 차이가 발생하게 되고, 이와 같은 회전각도의 차이를, 입력축(210)과 출력축(220)을 감싸고 있는 토크센서(121: 도 1 및 도 2 참조)가 감지하여 토크를 측정하게 된다.

출력축(220)은 내부에 토션바(230)가 삽입될 수 있도록 중공의 형상을 갖고 있으며, 토션바(230)가 압입되는 방식으로 결합됨과 더불어, 그 상부에 입력축(210)이 삽입 설치되게 된다. 이러한 출력축(220)의 하부는 유니버설 조인트(103: 도 1 참조)에 연결 가능하게 되어서, 이 유니버설 조인트(103)를 매개로 피니언축(104: 도 1 참조)에 연결된다.

본 발명에 따른 전동식 동력 보조 조향장치는, 입력축(210)과 출력축(220) 사이의 축선을 일치시키기 위하여 입력축(210)의 하부 외주면과 출력축(220)의 상부 내주면 사이에 금속으로 된 부시(240)를 설치함으로써, 이들 입력축(210)과 출력축(220) 사이의 유격을 관리할 수 있게 되어 있다.

더구나, 본 발명에 따른 전동식 동력 보조 조향장치는 부시(240)와 입력축(210) 사이에 탄성체(300)를 추가로 구비하는 것을 주요 특징으로 한다. 이 탄성체(300)는 부시(240)와 별개로 제조된 탄성재질의 링형상 부재로 되거나, 부시(240)의 내주면을 탄성재질로 소정의 두께만큼 코팅한 코팅층으로 되어도 무방하다.

여기서, 탄성재질은 천연고무 및 합성고무를 포함하는 고무나, 플라스틱 등의 재질로 될 수 있으며, 바람직하기로는 니트릴 부타디엔 고무(NBR)인 것이 좋다.

이렇게 구성된 본 발명에 따른 전동식 동력 보조 조향장치의 조립방법에 대해 간략히 설명하자면, 먼저 출력축(220)의 상부 내주면을 가공한 다음에 이 상부 내주면에 부시(240)가 압입되어 설치된다.

본 발명의 주요 특징을 구성하는 탄성체(300)가 부시(240)의 내주면을 탄성재질로 소정의 두께만큼 코팅한 코팅층으로 된 경우에는 바로 입력축(210)을 출력축(220)의 중공 내부로 삽입하되 부시(240)의 내부까지 삽입한다.

만일 탄성체(300)가 부시(240)와 별개로 제조된 탄성재질의 링형상 부재인 경우에는, 부시(240)가 출력축(220)의 상부 내주면에 압입된 후 부시(240)의 내주면에 탄성체(300)를 압입하여 설치한다. 그 후에, 입력축(210)을 출력축(220)의 중공 내부로 삽입하되 부시(240)의 내부까지 삽입한다.

이어서, 토션바(230)가 입력축(210)과 출력축(220)에 삽입된 후 토션바(230)의 양쪽 단부가 핀(215)에 의해 입력축(210)과 출력축(220)에 각각 고정되게 된다. 물론, 토션바(230)는 그 일단이 입력축(210) 및 조향축(102)과 함께 핀(215)에 의해 결합된다.

이와 같은 구조와 형상을 갖는 본 발명에 의하면, 전동식 동력 보조 조향장치에 있어서 입력축(210)과 출력축(220) 사이에 부시(240)를 개입하여 조립하되, 부시(240)와 입력축(210) 사이에 탄성체(300)를 추가로 구비함으로써, 입력축(210)과 출력축(220) 사이의 유격을 훨씬 정밀하게 관리할 수 있게 됨은 물론, 부시(240)와 입력축(210)이 서로 유연한 밀착상태를 유지하여 유격이 없기 때문에 자동차가 불규칙한 노면을 지나는 것 등에 의해 바퀴(108: 도 1 참조)로부터 조향계통(100: 도 1 참조)으로 역입력되는 충격이 전달되더라도 부시(240)와 입력축(210) 사이에서 래틀 노이즈가 발생하지 않아 이를 없앨 수 있는 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 본질적인 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.

210 : 입력축 220 : 출력축
230 : 토션바 240 : 부시
300 : 탄성체

Claims

조향축으로부터 회전 운동을 입력받는 중공 형상의 입력축, 상기 입력축에 삽입되고 일단이 상기 조향축 및 상기 입력축과 연결되는 토션바, 및 상기 토션바의 타단이 압입 고정되고 상기 입력축이 삽입되는 중공 형상의 출력축을 포함하는 전동식 동력 보조 조향장치에 있어서,
상기 입력축과 상기 출력축 사이에 부시를 개재하되,
상기 부시와 상기 입력축 사이에 탄성체를 추가로 구비하는 것을 특징으로 하는 전동식 동력 보조 조향장치.
제 1 항에 있어서,
상기 탄성체는 상기 부시와 별개로 된 탄성재질의 링형상 부재인 것을 특징으로 하는 전동식 동력 보조 조향장치.
제 1 항에 있어서,
상기 탄성체는 상기 부시의 내주면을 탄성재질로 코팅한 코팅층인 것을 특징으로 하는 전동식 동력 보조 조향장치.