KR20130008357A - 전동식 조향장치 - Google Patents

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Abstract

본 발명은 전동식 조향장치에 관한 것으로, 윔기어가 구비되는 웜샤프트부와, 웜기어에 외주면이 맞물려 회전되는 웜휠부와, 웜샤프트부를 감싸는 케이스부 및 케이스부에 장착되고 웜샤프트부를 지지하는 지지부를 포함한다.
본 발명에 따른 전동식 조향장치는 지지부가 웜샤프트부를 지지함으로써, 웜샤프트부와 웜휠부간의 래틀 소음을 억제할 수 있다.

Description

전동식 조향장치{ELECTRIC POWER STEERING DEVICE}
본 발명은 전동식 조향장치에 관한 것으로서, 보다 상세하게는 웜휠에 대한 동력 전달과정에서의 충격을 흡수하고 소음을 저감하는 전동식 조향장치에 관한 것이다.
일반적으로 전동식 조향장치는 차속 센서 및 조향 토크 센서 등에서 감지한 차량의 운행 조건에 따라 전자 제어 장치에서 모터를 구동시켜 운전자의 조향력을 보조함으로써, 저속 운행시에는 가볍고 편안한 조향 상태를 제공하고, 고속 운행시에는 무겁고 안정적인 조향 상태를 제공하며, 돌발적인 비상 상황에서는 이에 대처하여 급속한 조향이 가능하도록 하는 등 운전자에게 최적의 조향감을 유지할 수 있도록 하는 조향 성능을 제공한다.
전동식 조향장치에는 모터, 모터와 연결되어 회전되는 웜샤프트, 웜샤프트와 맞물려 회전되는 웜휠이 구비된다. 이때, 웜휠은 운전자가 조작하는 조향휠의 회전력을 전달하는 조향축에 장착된다.
따라서, 모터의 구동에 의한 웜샤프트의 회전력이 운전자가 조작하는 조향휠의 회전력에 부가하여 조향축에 전달됨으로써, 운전자의 조향 운전 환경이 부드럽고 안정적으로 유지할 수 있게 된다.
한편, 본 발명의 배경기술은 대한민국 공개특허공보 2010-0009380호(2010.01.27 공개, 발명의 명칭: 차량용 전동 조향 장치의 기어 치합 상태 유지장치)에 개시되어 있다.
종래의 전동식 조향장치는 웜휠과 맞물려 회전되는 웜샤프트가 스프링에 의해 맞물린 상태를 유지하지만, 스프링의 하중이 약하면 노이즈가 심해지고 스프링의 하중이 강하면 스티어링 휠의 조향감이 저하되는 문제점이 있다.
따라서, 이를 개선할 필요성이 요청된다.
본 발명은 상기와 같은 문제점을 개선하기 위해 안출된 것으로서, 작은 스프링 하중을 사용하면서 동력 전달 과정에서 충격을 흡수하고 소음을 저감하는 전동식 조향장치를 제공하는데 그 목적이 있다.
상기와 같은 목적을 달성하기 위하여 본 발명은 윔기어가 구비되는 웜샤프트부; 상기 웜기어에 외주면이 맞물려 회전되는 웜휠부; 상기 웜샤프트부를 감싸는 케이스부; 및 상기 케이스부에 장착되고, 상기 웜샤프트부를 지지하는 지지부를 포함하는 것을 특징으로 하는 전동식 조향장치를 제공한다.
상기 지지부는 상기 케이스부에 장착되고 경사면이 형성되는 고정판; 상기 고정판의 경사면에 접촉되어 이동되며, 상기 웜샤프트부를 지지하는 이동판; 상기 이동판을 가압하는 가압판; 상기 가압판을 탄성 지지하는 탄성체; 및 상기 탄성체를 지지하는 지지체를 포함하는 것을 특징으로 한다.
상기 고정판의 경사면에는 고정코팅층이 형성되고, 상기 이동판에는 상기 고정코팅층과 접촉되는 이동코팅층이 형성되는 것을 특징으로 한다.
상기 이동판에는 가이드홈이 형성되고, 상기 가압판에는 상기 가이드홈에 삽입되는 가이드돌기가 돌출 형성되는 것을 특징으로 한다.
본 발명에 따른 전동식 조향장치는 지지부가 빗면의 원리에 의해 웜샤프트부를 지지함으로써, 적은 하중으로 웜샤프트부와 웜휠부 간의 래틀을 저감시킬 수 있는 효과가 있다.
도 1은 본 발명의 일 실시예에 따른 전동식 조향장치를 개략적으로 나타내는 도면이다.
도 2는 본 발명의 일 실시예에 따른 전동식 조향장치에서 지지부를 개략적으로 나타내는 분해 사시도이다.
도 3은 본 발명의 일 실시예에 따른 전동식 조향장치에서 지지부의 탄성체가 팽창된 상태를 개략적으로 나타내는 도면이다.
도 4는 본 발명의 일 실시예에 따른 전동식 조향장치에서 지지부의 탄성체가 수축된 상태를 개략적으로 나타내는 도면이다.
도 5는 본 발명의 일 실시예에 따른 전동식 조향장치의 지지부가 험로주행시 웜샤프트부를 지지하는 상태를 개략적으로 나타내는 도면이다.
이하, 첨부된 도면들을 참조하여 본 발명에 따른 전동식 조향장치의 실시예를 설명한다. 이러한 과정에서 도면에 도시된 선들의 두께나 구성요소의 크기 등은 설명의 명료성과 편의상 과장되게 도시되어 있을 수 있다. 또한, 후술되는 용어들은 본 발명에서의 기능을 고려하여 정의된 용어들로써, 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 전동식 조향장치를 개략적으로 나타내는 도면이고, 도 2는 본 발명의 일 실시예에 따른 전동식 조향장치에서 지지부를 개략적으로 나타내는 분해 사시도이며, 도 3은 본 발명의 일 실시예에 따른 전동식 조향장치에서 지지부의 탄성체가 팽창된 상태를 개략적으로 나타내는 도면이고, 도 4는 본 발명의 일 실시예에 따른 전동식 조향장치에서 지지부의 탄성체가 수축된 상태를 개략적으로 나타내는 도면이며, 도 5는 본 발명의 일 실시예에 따른 전동식 조향장치의 지지부가 험로주행시 웜샤프트부를 지지하는 상태를 개략적으로 나타내는 도면이다.
도 1 내지 도 5를 참조하면, 본 발명의 일 실시예에 따른 전동식 조향장치(1)에는 웜샤프트부(10), 웜휠부(20), 케이스부(30) 및 지지부(40)가 구비된다.
웜샤프트부(10)의 외주면에는 웜기어(11)가 형성된다. 웜휠부(20)는 외주면이 웜기어(11)와 맞물려 회전된다. 허브부(30)는 웜휠부(20)의 내주면과 맞물려 회전된다.
웜샤프트부(10) 및 웜휠부(20)는 케이스부(30)에 내장되고, 모터부(50)는 케이스부(30)에 결합된다. 이러한 모터부(50)에 구비되는 모터축은 웜샤프트부(10)와 연결되어 웜샤프트부(10)를 회전시킨다.
지지부(40)는 케이스부(30)에 장착된다. 이러한 지지부(40)는 케이스부(30)에 내장되어 웜샤프트부(10)를 지지함으로써, 웜샤프트부(10)와 웜휠부(20) 간의 이격을 제한한다.
본 발명의 일 실시예에 따른 지지부(40)에는 고정판(41), 이동판(42), 가압판(43), 탄성체(44) 및 지지체(45)가 구비된다.
고정판(41)은 케이스부(30)에 장착된다. 이러한 고정판(41)은 케이스부(30)의 내측면에 고정 설치되고, 웜샤프트부(10)에 이격되어 배치된다. 고정판(41)은 웜샤프트부(10) 방향으로 경사면이 형성된다.
이동판(42)은 고정판(41)의 경사면에 접촉되어 이동된다. 이러한 이동판(42)은 고정판(41)의 경사면에 대응되는 형상을 하며, 웜샤프트부(10)와 접촉되어 웜샤프트부(10)를 지지한다.
가압판(43)은 이동판(42)과 연결되어 이동판(42)을 가압하고, 지지체(45)는 케이스부(30)에 고정 설치된다.
탄성체(44)는 일단부가 가압판(43)을 지지하고, 타단부가 지지체(45)를 지지한다.
따라서, 웜휠부(20)와의 간섭에 의해 웜샤프트부(10)가 이동판(42)을 가압하면, 이동판(42)은 경사면을 따라 고정판(41)에서 슬라이딩 이동되어 탄성체(44)가 수축된다.
이때, 고정판(41)과 이동판(42)은 빗면의 원리를 이용하여 웜샤프트부(10)가 웜휠부(20)를 눌러주는 하중(F)을 최소화하는 구조로써, 래틀(rattle) 방지를 위해 이동판(42)을 지지하는 하중(W)과, 웜샤프트부(10)와 웜휠부(20) 간의 마찰을 최소화하기 위한 하중(F)의 최적점을 찾을 수 있다(도 3 참조).
즉, F/W = tanθ이므로, F = W * tanθ가 된다.
예를 들어 이동판(42)의 경사각이 30도 라면, F = 0.57W가 된다.
한편, 고정판(41)의 경사면에는 고정코팅층(41a)이 코팅되고, 이동판(42)의 경사면에는 이동코팅층(42a)이 코팅된다.
이동판(42)과 고정판(41)과 접촉된 상태에서 원활한 슬라이딩 이동이 가능하도록, 고정코팅층(41a)과 이동코팅층(42a)으로는 상대적으로 마찰계수가 낮은 물질을 사용한다.
이동판(42)에는 가이드홈(46)이 형성되고, 가압판(43)에는 가이드홈(46)에 삽입되는 가이드돌기(47)가 돌출 형성된다.
가이드돌기(47)는 이동판(42)의 가이드홈(46)에 삽입되므로, 가압판(43)은 이동판(42)과 연결 상태를 유지한다. 또한, 가압판(43)의 가이드돌기(47)가 가이드홈(46)을 따라 삽입되어 가압판(43)의 비틀림이 방지된다.
가압판(43)에는 삽입홈(48)이 형성된다. 이러한 삽입홈(48)에는 탄성체(44)의 일단부가 삽입된다. 그리고, 지지체(45)에는 지지돌기(49)가 돌출 형성된다. 이러한 지지돌기(49)는 코일 형상의 탄성체(44) 타단부에 삽입되어 탄성체(44)의 비틀림을 방지한다.
상기와 같은 구성을 갖는 본 발명의 일 실시예에 따른 전동식 조향장치의 작용을 설명하면 다음과 같다.
웜샤프트부(10)에 웜휠부(20)가 맞물린 상태에서, 이동판(42)은 고정판(41)과 면접촉되면서 웜샤프트부(10)를 지지하고, 탄성체(44)의 하중은 가압판(43)을 통해 이동판(42)에 전달되어 이동판(42)을 지지한다(도 3 참조).
상기한 상태에서, 웜휠부(20)와의 간섭에 의해 웜샤프트부(10)에 진동이 발생되면, 웜샤프트부(10)가 이동판(42)을 가압한다.
이동판(42)이 웜샤프트부(10)에 의해 가압되면, 이동판(42)은 고정판(41)과의 경사면 접촉에 의해 슬라이딩 이동되어 탄성체(44)가 수축된다(도 4 참조).
이와 같은 탄성체(44)의 수축 및 팽창이 반복적으로 이루어지면서, 웜샤프트부(10)의 충격이 흡수되고, 웜샤프트부(10)와 웜휠부(20) 간의 접촉 상태가 유지된다.
한편, 험로 주행으로 인해 역입력하중이 과다하여 웜휠부(20)에 진동이 발생하면, 웜샤프트부(10)는 급격한 충격 하중을 이동판(42)에 전달한다(도 5 참조).
이때, 이동판(42)에 가해진 하중이 경사면으로 분사되지 못하고 웜샤프트부(10)의 진동 방향으로만 전달되어, 이동판(42)의 슬라이딩 이동이 제한됨으로써, 웜샤프트부(10)의 유동이 억제되어 웜샤프트부(10)와 웜휠부(20) 간의 래틀 이음 발생을 방지할 수 있다.
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 : 웜샤프트부 20 : 웜휠부
30 : 케이스부 40 : 지지부
41 : 고정판 42 : 이동판
43 : 가압판 44 : 탄성체
45 : 지지체

Claims (4)

  1. 윔기어가 구비되는 웜샤프트부;
    상기 웜기어에 외주면이 맞물려 회전되는 웜휠부;
    상기 웜샤프트부를 감싸는 케이스부; 및
    상기 케이스부에 장착되고, 상기 웜샤프트부를 지지하는 지지부를 포함하는 것을 특징으로 하는 전동식 조향장치.
  2. 제 1항에 있어서, 상기 지지부는
    상기 케이스부에 장착되고 경사면이 형성되는 고정판;
    상기 고정판의 경사면에 접촉되어 이동되며, 상기 웜샤프트부를 지지하는 이동판;
    상기 이동판을 가압하는 가압판;
    상기 가압판을 탄성 지지하는 탄성체; 및
    상기 탄성체를 지지하는 지지체를 포함하는 것을 특징으로 하는 전동식 조향장치.
  3. 제 2항에 있어서,
    상기 고정판의 경사면에는 고정코팅층이 형성되고,
    상기 이동판에는 상기 고정코팅층과 접촉되는 이동코팅층이 형성되는 것을 특징으로 하는 전동식 조향장치.
  4. 제 3항에 있어서,
    상기 이동판에는 가이드홈이 형성되고,
    상기 가압판에는 상기 가이드홈에 삽입되는 가이드돌기가 돌출 형성되는 것을 특징으로 하는 전동식 조향장치.
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