KR20120100084A - 전동식 동력 보조 조향장치의 감속기 - Google Patents

Abstract

본 발명은 전동식 동력 보조 조향장치의 감속기에 관한 것으로 본 발명에 의하면 전동식 동력 보조 조향장치의 감속기에 있어서, 웜과 웜휠이 서로 연동되어 회전 작동되면서 발생되거나 요철이 있는 도로와 같은 외부로부터 바퀴와 조향축을 타고 전달되는 충격에 의해 발생되는 진동과 소음을 줄이고, 운전자에게 쾌적한 조향감을 제공할 수 있게 되는 효과가 있다.

Description

전동식 동력 보조 조향장치의 감속기{Reducer of Electronic Power Steering Apparatus}

본 발명은 전동식 동력 보조 조향장치의 감속기에 관한 것이다. 더욱 상세하게는 전동식 동력 보조 조향장치의 감속기에 있어서, 웜과 웜휠이 서로 연동되어 회전 작동되면서 발생되거나 요철이 있는 도로와 같은 외부로부터 바퀴와 조향축을 타고 전달되는 충격에 의해 발생되는 진동과 소음을 줄이고, 운전자에게 쾌적한 조향감을 제공할 수 있는 전동식 동력 보조 조향장치의 감속기에 관한 것이다.

도 1은 종래 전동식 동력 보조 조향장치의 구성도로서, 도 1에서 도시된 바와 같이 전동식 동력 보조 조향장치(100)는 조향휠(102)로부터 양측 바퀴(126)까지 이어지는 조향 계통(130) 및 조향 계통(130)에 조향 보조 동력을 제공하는 보조 동력 기구(140)를 포함하여 구성된다.

조향 계통(130)은 일측이 조향휠(102)에 연결되어 조향휠(102)과 함께 회전하고 타측은 한 쌍의 유니버설 조인트(104)를 매개로 피니언축(108)에 연결되는 조향축(106)을 포함하여 구성된다. 또한, 피니언축(108)은 랙-피니언 기구부(110)를 통해 랙바(112)에 연결되고, 랙바(112)의 양단은 타이로드(122)와 너클암(124)을 통해 차량의 바퀴(126)에 연결된다.

보조 동력 기구(140)는 운전자가 조향휠(102)에 가하는 토크를 감지하고 감지된 토크에 비례하는 전기 신호를 출력하는 토크 센서(142), 토크 센서(142)로부터 전해지는 전기신호에 기초하여 제어 신호를 발생하는 전자 제어 장치(144), 전자 제어 장치(144)로부터 전해지는 제어 신호에 기초하여 보조 동력을 발생시키는 모터(146) 및 모터(146)에서 발생한 보조 동력을 조향축(106)에 전달하기 위하여 웜(152) 및 웜휠(156)을 구비한 감속기(150)를 포함하여 구성된다.

따라서, 전동식 동력 보조 조향장치는 조향휠(102)의 회전에 의해 발생한 토크가 랙-피니언 기구부(110)를 거쳐서 랙바(112)에 전달되고, 발생된 토크에 따라 모터(146)에서 발생한 보조 동력이 랙바(112)에 전달되도록 구성된다.

즉, 조향휠(102)의 회전에 의해 발생한 토크와 모터(146)에서 발생한 보조 동력이 합쳐져서 랙바(112)를 축 방향으로 운동하도록 하는 것이다.

도 2는 종래 전동식 동력 보조 조향장치의 감속기를 나타내는 단면도로서, 도 2에서 도시된 바와 같이 감속기(150)는 웜(152)이 형성된 웜축(254)이 구비되고 웜축(254)의 양단에는 웜축 베어링(257)이 각각 설치되어 웜축(254)을 지지하며, 웜축 베어링(257)이 웜축(254)의 축방향으로 유격되는 것을 방지하기 위해 플러그 볼트(210)가 댐핑 커플러(240)와 웜축 베어링(257) 사이에 체결되고, 플러그 볼트(210)는 플러그 너트(220)에 의해 고정된다.

웜축(254)은 모터(146)와 댐핑 커플러(240)를 매개로 연결되어 모터(146)의 구동에 의해 웜축(254)이 회전하는 구조로 되어 있다.

그리고 웜축(254) 상에 형성된 웜(152)과 치물림될 수 있도록 웜(152)의 외경 일측에는 웜휠(156)이 구비되며, 웜휠(156)은 운전자가 조작하는 조향휠(102)의 회전력을 전달하는 조향축(106)에 장착되어 모터(146)의 구동에 의한 웜축(254)의 회전력이 조향축(106)에 전달되는 구조이다.

기어 하우징(260)에는 웜(152), 웜휠(156) 등이 내주하고 기어 하우징(260)의 일측으로 웜축(254)에 구동력을 제공하는 모터(146)가 구비되며, 기어 하우징(260)과 모터(146)는 모터 커버(230)에 의해 볼트(250)로 결합된다.

웜축 베어링(257)은 내륜(280)과 외륜(270) 사이에 볼(258)이 결합되어 있어서, 기어 하우징(260)의 끝단부에서 모터(150)와 연결된 웜축(254)의 회전을 지지하게 된다.

이와 같은 구조로 이루어진 전동식 동력 보조 조향장치의 감속기는 차량 운행조건에 따라 차량에 구비된 전자 제어 장치에 의해 모터의 구동을 제어하고, 모터의 구동에 의한 웜축의 회전력이 운전자가 조작하는 조향휠의 회전력에 부가하여 조향축에 전달됨으로써, 운전자의 조향 운전 상태를 부드럽고 안정적으로 유지할 수 있도록 한 것이다.

그런데, 종래 전동식 동력 보조 조향장치의 감속기는 모터의 구동에 의해 회전하는 웜과 웜휠이 내구가 진행되면 마모에 의해 발생되는 유격과 백래쉬로 인한 래틀 노이즈가 발생되는 문제점이 있었다.

또한, 이로 인해 운전자의 조향휠 조작력을 보조하는 조향 보조력을 정확하게 제공할 수 없게 되는 문제점이 있었다.

본 발명은 이와 같은 배경에서 안출된 것으로 전동식 동력 보조 조향장치의 감속기에 있어서, 웜과 웜휠이 서로 연동되어 회전 작동되면서 발생되거나 요철이 있는 도로와 같은 외부로부터 바퀴와 조향축을 타고 전달되는 충격에 의해 발생되는 진동과 소음을 줄이고, 운전자에게 쾌적한 조향감을 제공하는 데에 그 목적이 있다.

이러한 목적을 달성하기 위하여 본 발명은 웜이 형성되어 있는 웜축과, 외주측에 상기 웜과 치합되는 웜기어부가 형성되어 있고 몸체부의 중심에 관통홀이 구비되어 있는 웜휠과, 상기 관통홀에 결합되는 웜휠샤프트, 및 상기 웜휠샤프트의 외주측에 결합되되, 상기 웜휠의 몸체부 일측과 타측에 지지되어 상기 웜휠의 진동과 소음을 흡수하는 탄성부재를 포함하는 전동식 동력 보조 조향장치의 감속기를 제공한다.

본 발명에 의하면 전동식 동력 보조 조향장치의 감속기에 있어서, 웜과 웜휠이 서로 연동되어 회전 작동되면서 발생되거나 요철이 있는 도로와 같은 외부로부터 바퀴와 조향축을 타고 전달되는 충격에 의해 발생되는 진동과 소음을 줄이고, 운전자에게 쾌적한 조향감을 제공할 수 있게 되는 효과가 있다.

도 1은 종래 전동식 동력 보조 조향장치의 구성도;
도 2는 종래 전동식 동력 보조 조향장치의 감속기를 나타내는 단면도;
도 3은 본 발명의 실시예에 의한 전동식 동력 보조 조향장치의 감속기 일부를 개략적으로 나타내는 사시도,
도 4는 본 발명의 실시예에 의한 전동식 동력 보조 조향장치의 감속기 중 웜휠을 나타내는 단면도,
도 5와 도 6 및 도 7은 도 4의 변형된 실시예를 나타내는 단면도이다.

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 발명의 실시예에 의한 전동식 동력 보조 조향장치의 감속기 일부를 개략적으로 나타내는 사시도이고, 도 4는 본 발명의 실시예에 의한 전동식 동력 보조 조향장치의 감속기 중 웜휠을 나타내는 단면도, 도 5와 도 6 및 도 7은 도 4의 변형된 실시예를 나타내는 단면도이다.

본 발명의 실시예에 의한 전동식 동력 보조 조향장치의 감속기는, 웜(152)이 형성되어 있는 웜축(254), 외주측에 상기 웜(152)과 치합되는 웜기어부(305)가 형성되어 있고 몸체부(310)의 중심에 관통홀(307)이 구비되어 있는 웜휠(300), 상기 관통홀(307)에 결합되는 웜휠샤프트(303), 및 상기 웜휠샤프트(303)의 외주측에 결합되되, 상기 웜휠(300)의 몸체부(310) 일측과 타측에 지지되어 상기 웜휠(300)의 진동과 소음을 흡수하는 탄성부재(315)를 포함하여 구성된다.

본 발명에 의한 전동식 동력 보조 조향장치의 감속기는 웜(152)과 웜휠(300)의 회전시 또는, 외부로부터의 충격으로 웜(152)과 웜휠(300)이 급격한 구동을 하는 경우 웜휠(300)과 웜휠샤프트(303)의 결합부위가 축방향의 유동이 댐핑하게 되어 진동과 소음을 예방하게 되는 구조를 구비하고 있다.

감속기는 모터(146)의 구동력에 의해 웜(152)과 웜휠(300)이 연동되어 회전하면서 조향축(106)을 회전시켜 운전자의 조향력을 보조하게 되는데, 웜축(254)은 웜휠(300)과 치합되는 웜(152)이 형성되어 있고, 모터(146)의 구동시 모터(146)의 축과 연동되는 웜축(254)의 양단에는 웜축 베어링(257)이 체결되어 웜축(254)의 회전을 지지하며, 조향축(106)과 연동되는 웜휠(300)과 웜(152)은 기어 하우징에 내장되어 있다.

대략 원판형상을 갖는 웜휠(300)은 외주측에 웜축(254)의 웜(152)과 치합되는 웜기어부(305)가 구비되어 있고, 스틸 재질로 형성되는 몸체부(310)의 중심에는 조향축(도 1의 106 참조)과 연결되는 웜휠샤프트(303)가 결합되는 관통홀(307)이 구비되어 있다.

웜기어부(305)는 웜(152)과 치합되는 기어치가 형성된 부분으로 엔지니어링 플라스틱으로 형성되며 웜기어부(305)와 일체로 몰딩 형성되는 몸체부(310)는 스틸 재질로 형성되는데, 몸체부(310)의 축방향 일측과 타측에는 웜(152)과 웜휠(300)의 회전시 진동과 소음 등을 흡수하는 탄성부재(315)가 결합된다.

탄성부재(315)는 몸체부(310)의 축방향 양측에 결합되면서 웜휠샤프트(303)가 관통되게 결합되며, 웜휠샤프트(303)에 구비된 단턱부(307)나 고정부재(313)에 의해 축방향 위치가 고정되면서 이탈이 방지되게 되어 있다.

즉, 도 4는 도 3의 A-A 부위의 단면을 도시하였는데, 도 4에 도시된 것처럼 몸체부(310)의 양측에 결합된 탄성부재(315)의 이탈을 방지하도록, 웜휠샤프트(303)의 일측과 타측 외주측에 각각 고정부재(313)가 결합되는데, 고정부재(313)는 고정부재(313)의 내주면과 웜휠샤프트(303)의 외주면에 나사부를 형성하여 고정부재(313)가 웜휠샤프트(303)와 나사결합된다.

또한, 고정부재(313)는 웜휠샤프트(303)에 나사결합되는 외에 웜휠샤프트(303)에 강제 압입시키거나 용접, 본딩 등의 방법으로 고정시킬 수도 있다.

더불어, 도 5에 도시된 것처럼 웜휠샤프트(303)의 외주면 일측과 타측에 축방향의 그루브(319a)를 형성하여 키(319)를 압입하여 웜휠(300)과 웜휠샤프트(303), 탄성부재(315) 및 고정부재(313)를 한번에 고정할 수도 있다.

또한, 도 6에 도시된 것처럼 웜휠샤프트(303)의 외주면 일측에 탄성부재(315)가 축방향으로 지지되도록 단턱부(307)를 돌출 형성하고 단턱부(307)에 탄성부재(315)를 결합하여 웜휠(300)의 몸체부(310)에 나사 결합하고, 웜휠샤프트(303)의 타측에는 고정부재(313)가 웜휠샤프트(303)의 외주면에 나사결합되면서 탄성부재(315)의 이탈을 방지하게 결합될 수 있다.

그리고, 도 7에 도시된 것처럼 웜휠샤프트(303)의 외주면 일측에 탄성부재(315)가 축방향으로 지지되도록 단턱부(307)를 돌출 형성하고 단턱부(307)에 탄성부재(315)를 결합하여 웜휠(300)의 몸체부(310)에 나사 결합하고, 웜휠샤프트(303)의 외주면 타측에는 요홈부(317)를 형성하여 리테이너, C형 링 등의 고정부재(313)를 결합할 수도 있다.

따라서, 웜(152)과 웜휠(300)이 서로 연동되어 회전 작동될 때 또는 요철이 있는 도로와 같은 외부로부터 바퀴를 타고 전달되는 충격에 의해 웜(152)이 급격한 운동을 하게 되면 탄성부재(315)가 고정부재(313)에 지지되면서 축방향의 탄성력을 발생시켜 웜휠(300)의 진동과 소음을 흡수하게 된다.

특히, 비포장 노면이나 요철과 같은 외부로부터의 충격으로 웜(152)과 웜휠(300)에 큰 하중이 전달되는 경우 래틀 노이즈가 심하게 발생되는데, 웜휠(300)이 조향축과 연결된 웜휠샤프트(303) 회전력과의 편차에 의해 축방향 힘이 발생되면 탄성부재(315)에 지지되면서 반대쪽 축방향으로 복귀되는 힘이 발생되어, 웜(152)과 웜휠(300)에서 발생되는 진동과 노이즈를 방지하게 되는 것이다.

이러한 형상과 구조를 갖는 본 발명에 의하면 전동식 동력 보조 조향장치의 감속기에 있어서, 웜과 웜휠이 서로 연동되어 회전 작동되면서 발생되거나 요철이 있는 도로와 같은 외부로부터 바퀴와 조향축을 타고 전달되는 충격에 의해 발생되는 진동과 소음을 줄이고, 운전자에게 쾌적한 조향감을 제공할 수 있게 되는 효과가 있다.

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.

146: 모터 152: 웜
254: 웜축 257: 웜축 베어링
300: 웜휠 303: 웜휠샤프트
305: 웜기어부 307: 관통홀
310: 몸체부 313: 고정부재
315: 탄성부재

Claims (6)

1. 웜이 형성되어 있는 웜축;
   외주측에 상기 웜과 치합되는 웜기어부가 형성되어 있고 몸체부의 중심에 관통홀이 구비되어 있는 웜휠;
   상기 관통홀에 결합되는 웜휠샤프트; 및
   상기 웜휠샤프트의 외주측에 결합되되, 상기 웜휠의 몸체부 일측과 타측에 지지되어 상기 웜휠의 진동과 소음을 흡수하는 탄성부재;
   를 포함하는 전동식 동력 보조 조향장치의 감속기.
2. 제 1 항에 있어서,
   상기 관통홀의 내주면과 상기 웜휠샤프트의 외주면에는 나사부가 구비되어 서로 나사결합되는 것을 특징으로 하는 전동식 동력 보조 조향장치의 감속기.
3. 제 2 항에 있어서,
   상기 웜휠샤프트의 일측과 타측에 탄성부재의 이탈을 방지하도록 지지하는 고정부재가 결합되는 것을 특징으로 하는 전동식 동력 보조 조향장치의 감속기.
4. 제 2 항에 있어서,
   상기 웜휠샤프트의 일측에는 단턱부가 구비되어 상기 탄성부재가 지지되고, 상기 웜휠샤프트의 타측에는 상기 탄성부재를 지지하는 고정부재가 결합되는 것을 특징으로 하는 전동식 동력 보조 조향장치의 감속기.
5. 제 3 항 또는 제 4 항에 있어서,
   상기 고정부재의 내주면과 상기 웜휠샤프트의 외주면에 나사부를 형성하여 서로 나사결합되는 것을 특징으로 하는 전동식 동력 보조 조향장치의 감속기.
6. 제 3 항 또는 제 4 항에 있어서,
   상기 웜휠샤프트의 외주면에 요홈부가 구비되고, 상기 고정부재는 상기 요홈부에 결합되는 리테이너인 것을 특징으로 하는 전동식 동력 보조 조향장치의 감속기.
   

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