KR20130034683A - 전동식 동력 보조 조향장치의 감속기 - Google Patents

전동식 동력 보조 조향장치의 감속기 Download PDF

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Abstract

본 발명은 전동식 동력 보조 조향장치의 감속기에 관한 것으로, 본 발명의 일실시예에 의하면 전동식 동력 보조 조향장치의 감속기에 있어서, 웜과 웜휠의 마모에 의한 유격을 방지하고 노면으로부터 전달되는 충격음과 백래쉬에 의한 래틀 노이즈를 줄이며, 회전 토크의 변화에 따른 유격변화량을 최소화함으로써 운전자의 조향휠 조작력을 정확하게 보조할 수 있게 되는 효과가 있다.

Description

전동식 동력 보조 조향장치의 감속기{Reducer of Electric Power Steering Apparatus}
본 발명은 전동식 동력 보조 조향장치의 감속기에 관한 것이다. 더욱 상세하게는 전동식 동력 보조 조향장치의 감속기에 있어서, 웜과 웜휠의 마모에 의한 유격을 방지하고 노면으로부터 전달되는 충격음과 백래쉬에 의한 래틀 노이즈를 줄이며, 회전 토크의 변화에 따른 유격변화량을 최소화함으로써 운전자의 조향휠 조작력을 정확하게 보조할 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 유격으로 노이즈가 발생되는 문제점이 있었다.
또한, 노면으로부터 바퀴와 조향축을 타고 전달되는 충격음과 웜과 웜휠의 백래쉬로 인한 노이즈가 발생되는 문제점이 있었다.
따라서, 이와 같은 문제점들로 인해 운전자의 조향휠 조작력을 보조하는 조향 보조력을 정확하게 제공할 수 없게 되는 문제점도 있었다.
이에 본 발명은 전술한 문제점을 해결하기 위해 안출된 것으로, 전동식 동력 보조 조향장치의 감속기에 있어서, 웜과 웜휠의 마모에 의한 유격을 방지하고 노면으로부터 전달되는 충격음과 백래쉬에 의한 래틀 노이즈를 줄이며, 회전 토크의 변화에 따른 유격변화량을 최소화함으로써 운전자의 조향휠 조작력을 정확하게 보조할 수 있는 전동식 동력 보조 조향장치의 감속기를 제공하는데 그 목적이 있다.
이러한 목적을 달성하기 위하여, 본 발명의 일실시예는 웜이 형성되어 있는 웜축, 상기 웜과 치합되는 웜기어부가 형성되어 있는 웜휠, 상기 웜축의 단부에 결합되는 제1자성체, 및 상기 제1자성체를 상기 웜휠 방향으로 지지하는 제2자성체를 포함하여 구성되는 것을 특징으로 하는 전동식 동력 보조 조향장치의 감속기를 제공한다.
본 발명에 의하면 전동식 동력 보조 조향장치의 감속기에 있어서, 웜과 웜휠의 마모에 의한 유격을 방지하고 노면으로부터 전달되는 충격음과 백래쉬에 의한 래틀 노이즈를 줄이며, 회전 토크의 변화에 따른 유격변화량을 최소화함으로써 운전자의 조향휠 조작력을 정확하게 보조할 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 일실시예에 의한 전동식 동력 보조 조향장치의 감속기를 나타내는 분해 사시도;
도 4는 본 발명의 일실시예에 의한 전동식 동력 보조 조향장치의 감속기를 나타내는 단면도;
도 5는 도 4를 웜축 방향으로 바라본 정면도이다.
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 일실시예에 의한 전동식 동력 보조 조향장치의 감속기를 나타내는 분해 사시도이고, 도 4는 본 발명의 일실시예에 의한 전동식 동력 보조 조향장치의 감속기를 나타내는 단면도이며, 도 5는 도 4를 웜축 방향으로 바라본 정면도이다.
이들 도면에 도시된 바와 같이 본 발명의 일실시예에 의한 전동식 동력 보조 조향장치의 감속기는, 웜(152)이 형성되어 있는 웜축(254), 상기 웜(152)과 치합되는 웜기어부가 형성되어 있는 웜휠(156), 상기 웜축(254)의 단부에 결합되는 제1자성체(320), 및 상기 제1자성체(320)를 상기 웜휠(156) 방향으로 지지하는 제2자성체(330)를 포함하여 구성된다.
감속기는 모터(146)의 구동력에 의해 웜축(254)과 웜휠(156)이 연동되면서 조향축(106)을 회전시켜 운전자의 조향력을 보조하게 되는데, 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(156)과 웜축(254)은 기어 하우징(260)에 내장되어 있다.
한편, 모터(146)의 반대 방향에는 내륜(도 2의 280 참조)과 외륜(도 2의 270 참조) 사이에 볼(도 2의 258 참조)이 결합되어 있는 웜축 베어링(257)이 웜축(254)의 회전을 지지하며, 웜축(254)의 단부와 지지체 하우징(350)에는 제1자성체(320)와 제2자성체(330), 탄성지지체(340) 등이 결합되어 웜축(254)과 웜휠(156)의 유격을 줄이도록 되어 있다.
즉, 웜축(254)의 회전 내구가 진행되면 웜축(254)과 웜휠(156)의 마모로 인한 유격으로 노이즈와 백래쉬가 발생되고, 주행중 노면으로부터 조향축(106)을 타고 충격이 전달되는데, 이러한 노이즈와 백래쉬, 충격음을 줄일 수 있도록 웜축(254)의 모터축 결합부의 반대쪽에는 웜축(254)을 웜휠(156) 쪽으로 밀며 지지하는 제1자성체(320)와 제2자성체(330), 탄성지지체(340) 등이 장착되어 있다.
이러한 제1자성체(320)와, 제2자성체(330), 탄성지지체(340) 등은 지지체 하우징(350)에 삽입되며 결합되어 기어 하우징(260)에 결합되는데, 경우에 따라서는 지지체 하우징(350)없이 기어 하우징(260)에 결합될 수도 있다.
그리고, 웜축 베어링(257)의 외륜에는 베어링 커버(310)가 웜축 베어링(257)을 감싸며 결합되고, 베어링 커버(310)의 외측에 위치하는 웜축(254)의 단부에 제1자성체(320)가 제2자성체(330)에 의해 웜축(254)을 웜휠(156) 방향으로 당기면서 유격을 보상하게 되어 있다.
베어링 커버(310)는 웜축(254)의 모터축 결합부위 반대쪽 단부에 결합되는 웜축 베어링(257)의 이탈을 방지하도록 일측은 모터축 결합부위쪽으로 개방되어 웜축 베어링(257)의 외륜이 결합되는 베어링결합부(313)가 구비되고, 타측은 웜축(254)의 단부가 결합되는 체결홀(315)이 구비되어 있다.
제1자성체(320)는 웜축(254)의 단부에 결합되도록 중심부에 결합홀(323)이 형성된 블록 형상으로 형성되고, 제2자성체(330)와의 근접부 자기력이 서로 인력이 형성되도록 자화된 영구자석이며, 제2자성체(330)는 기어 하우징(260) 또는 지지체 하우징(350)에 압입 고정되는 막대형 영구자석으로 제1자성체(320)를 자기력으로 끌어당겨 웜축(254)을 웜휠(156) 방향으로 유격을 보상하게 되어 있다.
즉, 제1자성체(320)와 제2자성체(330)의 근접부 자기력이 서로 인력이 형성되도록, 제1자성체(320)와 제2자성체(330)의 근접부는 서로 다른 자극으로 형성되며, 제2자성체(330)가 기어 하우징(260) 또는 지지체 하우징(350)에 고정되어 제1자성체(320)를 자기력으로 끌어당김으로써, 웜축(254)이 웜휠(156)과의 유격이 줄어들게 되어 있다.
기어 하우징(260)의 내측에 결합되는 지지체 하우징(350)은 일측이 막힌 중공형상으로 형성되는데, 내측면에 제1자성체(320)가 안착되어 슬라이딩되는 안착홈(353)이 구비되며, 안착홈(353)의 하측에는 제2자성체(330)가 압입되는 고정홈(355)이 형성되어 있다.
다만, 제1자성체(320)와 제2자성체(330)가 기어 하우징(260)에 결합되는 경우에는 안착홈(353)과 고정홈(355)이 기어 하우징(260)에 형성될 수 있을 것이다.
한편, 탄성지지체(340)는 기어 하우징(260) 또는 지지체 하우징(350)의 내주면과 제1자성체(320)의 사이에 결합되어 웜축(254) 단부가 결합된 제1자성체(320)를 제2자성체(330) 방향으로 지지하여 웜(152)과 웜휠(156)의 마모에 의한 유격을 보상하면서 노면으로부터 유입되는 충격 하중을 흡수하게 되어 있다.
따라서, 평상시에는 웜(152)과 웜휠(156)의 마모로 생긴 유격을 보상해주지만, 노면으로부터 바퀴와 조향축(106)을 통해 전달되는 충격이 발생되면 탄성지지체(340)가 지지체 하우징(350)에 지지되면서 탄성력에 의해 탄성 운동을 하면서 이를 흡수하게 된다.
여기서 탄성지지체(340)는 일반적인 원형 코일 스프링과 달리 코일의 중심 형상이 슬롯 또는 타원 형상으로 형성되는 이형 코일 스프링으로 형성될 수 있는데, 이렇게 이형 코일 스프링을 이용하면 하중과 변위가 비선형적으로 변하게 되어 동일한 하중이 작용되어도 변위가 커지게 되고, 동일한 하중이 작용했을 때 일반적인 원형 코일 스프링에 비해 변위가 커져서 그 만큼 하중을 흡수하는 범위가 넓어지게 된다.
또한, 지지체 하우징(350)은, 폴리 아세탈(POM), 폴리 아미드(PA), 폴리 카보네이트(PC), 폴리 이미드(PI), 폴리 부틸렌 테레프 탈레이트(PBT) 등과 같은 엔지니어링 플라스틱계열 재질이나 스틸 재질로 형성될 수 있다.
이와 같은 본 발명의 감속기는, 감속기와 모터를 매개로 조향휠의 조향력을 보조하는 전동식 동력 보조 조향장치를 구성하게 된다.
이러한 형상과 구조를 갖는 본 발명의 실시예들에 의하면, 전동식 동력 보조 조향장치의 감속기에 있어서, 웜과 웜휠의 마모에 의한 유격을 방지하고 노면으로부터 전달되는 충격음과 백래쉬에 의한 래틀 노이즈를 줄이며, 회전 토크의 변화에 따른 유격변화량을 최소화함으로써 운전자의 조향휠 조작력을 정확하게 보조할 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
156: 웜휠 254: 웜축
257: 웜축 베어링 310: 베어링 커버
320: 제1자성체 323: 결합홀
330: 제2자성체 340: 탄성지지체
350: 지지체 하우징

Claims (5)

  1. 웜이 형성되어 있는 웜축;
    상기 웜과 치합되는 웜기어부가 형성되어 있는 웜휠;
    상기 웜축의 단부에 결합되는 제1자성체; 및
    상기 제1자성체를 상기 웜휠 방향으로 지지하는 제2자성체;
    를 포함하여 구성되는 것을 특징으로 하는 전동식 동력 보조 조향장치의 감속기.
  2. 제 1 항에 있어서,
    상기 제1자성체는 중심부에 상기 웜축의 단부가 삽입되는 결합홀이 형성된 블록 형상으로 상기 제2자성체와의 근접부 자기력이 인력이 형성되도록 자화된 영구자석인 것을 특징으로 하는 전동식 동력 보조 조향장치의 감속기.
  3. 제 2 항에 있어서,
    상기 제1자성체를 상기 제2자성체 방향으로 지지하는 탄성지지체를 추가로 포함하여 구성되는 것을 특징으로 하는 전동식 동력 보조 조향장치의 감속기.
  4. 제 3 항에 있어서,
    기어하우징에 결합되며, 내측면에 상기 제1자성체가 안착되어 슬라이딩되는 안착홈이 형성되어 있는 지지체 하우징을 추가로 포함하여 구성되는 것을 특징으로 하는 전동식 동력 보조 조향장치의 감속기.
  5. 제 4 항에 있어서,
    상기 지지체 하우징은 상기 안착홈의 하측에 제2자성체가 압입되는 고정홈이 형성되어 있는 것을 특징으로 하는 전동식 동력 보조 조향장치의 감속기.
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* Cited by examiner, † Cited by third party
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KR101382034B1 (ko) * 2012-03-12 2014-04-14 주식회사 만도 전동식 동력 보조 조향장치의 감속기
KR20180003361A (ko) * 2016-06-30 2018-01-09 주식회사 만도 자동차의 감속기
KR101879129B1 (ko) * 2017-06-09 2018-07-16 주식회사 만도 전동식 동력 보조 조향장치의 감속기

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