KR20130040186A - 전력 조향장치 - Google Patents

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KR20130040186A
KR20130040186A KR1020127026787A KR20127026787A KR20130040186A KR 20130040186 A KR20130040186 A KR 20130040186A KR 1020127026787 A KR1020127026787 A KR 1020127026787A KR 20127026787 A KR20127026787 A KR 20127026787A KR 20130040186 A KR20130040186 A KR 20130040186A
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ball nut
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rack
damper
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KR1020127026787A
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마크 부고쉬
브라이언 우르바흐
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티알더블유 오토모티브 유.에스.엘엘씨
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Abstract

본원의 차량의 전력 조향장치(vehicle electric power steering assembly)에 사용되는 향상된 구조의 랙(rack) 구동장치는 차량의 조향 휠(steering wheel)의 회전 시 조향부재의 축방향 이동을 수행하기 위해 전력 조향장치의 조향부재의 랙 부분의 나사 부분에 작동적으로 연결된 볼 너트 조립체를 포함한다. 1실시예에 따라, 볼 너트 조립체는 외부 면을 가진 볼 너트와; 랙 하우징에 고정적으로 배치되고 조향부재에 대해 볼 너트 조립체를 회전가능하게 지지하기 위해 볼 너트에 의해 지지되는 베어링 조립체; 및 베어링 조립체의 외부 레이스(race)에 배치된 댐퍼(damper)를 포함한다. 댐퍼는 베어링 조립체의 외부 레이스에 배치된 1쌍의 댐퍼를 포함하며, 댐퍼의 각각은 적어도 제1경성(rigid)재료로 형성된 제1부재와 제2댐핑(damping)재료로 형성된 제2부재를 포함한다.

Description

전력 조향장치{ELECTRIC POWER STEERING ASSEMBLY}
본 발명은 차량의 전력 조향장치(vehicle electric power steering assembly)에 관한 것으로서, 특히 차량의 전력 조향장치에 사용하기에 적합하게 개량된 랙(rack) 구동장치에 관한 것이다.
공지된 전력 조향장치는 차량의 조향 휠(steerable wheel)을 회전시키는 것으로서, 축 방향으로 이동하는 랙 부재와 전기모터 사이에서 힘을 전달(transmit)하기 위한 볼 너트를 포함하는 것이다. 전력 조향장치의 전기모터를 작동하여, 볼 너트가 랙 부재에 대해 회전하게 구동된다. 볼 너트의 회전력은 축 방향으로 랙 부재를 구동하게 볼에 의해 랙 부재에 전달된다. 볼에 의한 랙 부재의 축 방향으로의 이동은 조향 휠이 회전운동하게 작용한다.
상기 전력 조향장치의 전기모터는 알려진 다양한 방법으로 볼 너트가 구동하게 연결될 수 있다. 그 1방법은 전기모터의 출력 축이 풀리 조립체에 벨트를 통해 연결되는 벨트 구동장치를 포함하는 것이다. 풀리 조립체는 전형적으로 볼 너트에 작동적으로 고정되는 풀리를 포함하여, 전기모터가 작동되면 볼 너트는 풀리와 함께 회전한다. 이런 전력 조향장치의 형식은 다른 알려진 전력 조향장치를 능가하는 장점이 있다. 그러나, 이런 형식의 전력 조향장치가 작동될 때, 바람직하지 않은 소음이 랙 구동장치의 연관된 구성부품들 중 하나 이상에서 발생할 수 있다. 따라서, 상기 장치에서 소음을 줄이고, 더욱 간단하고 저렴한 비용이 드는 개량된 구조의 전력 조향장치의 랙 구동장치가 제공되는 것이 기대되고 있다.
본 발명은 차량의 전력 조향장치에 사용하는 랙 구동장치의 구조를 개량한 것이다. 1실시예에 따라, 전력 조향장치는 랙 하우징에 배치되며 차량의 조향 휠과 나사 부분에 작동적으로 연결된 랙 부분을 구비하는 조향부재와; 차량의 조향 휠의 회전 시 조향부재의 축방향으로의 이동을 수행하기 위해 조향부재의 랙 부분의 나사 부분에 작동적으로 연결되며, 외부 면을 가진 볼 너트를 구비하는 볼 너트 조립체와; 랙 하우징에 배치되며, 조향부재에 대해 볼 너트 조립체를 회전가능하게 지지하게 볼 너트에 의해 유지되는 베어링 조립체와; 랙 하우징에 베어링 조립체를 고정하기 위해 랙 하우징에 의해 지지되는 적어도 1개의 스패너 너트; 및 풀리 조립체에 의해 볼 너트에 작동적으로 연결된 전기모터를 포함하며; 댐퍼는 베어링 조립체의 외부 레이스(race)와, 스패너 너트 및 랙 하우징의 선택된 인접 면 사이의 베어링 조립체의 외부 레이스에 배치되며, 적어도 1개의 스패너 너트에 의해 계합되어 사용된다.
다른 실시예에 따르면, 볼 너트 조립체는 차량의 전력 조향장치의 랙 구동장치에 사용하게 제공되며, 랙 구동장치는 랙 하우징에 배치되며 차량의 조향 휠과 나사 부분에 작동적으로 연결된 랙 부분을 가진 조향부재를 포함하며, 차량의 전력 조향장치는 풀리 조립체에 의해 볼 너트 조립체에 작동적으로 연결된 전기모터를 포함한다. 이 실시예의 볼 너트 조립체는 차량의 조향 휠의 회전 시, 조향부재의 축방향으로의 이동을 수행하기 위해 조향부재의 랙 부분의 나사 부분에 작동적으로 연결된, 외부 면을 가진 볼 너트를 구비한 볼 너트 조립체와; 랙 하우징에 고정되게 배치되며 조향부재에 대해 볼 너트 조립체를 회전가능하게 지지하기 위해 볼 너트에 의해 지지되는 베어링 조립체; 및 베어링 조립체의 외부 레이스에 배치된 댐퍼를 포함하며; 댐퍼는 베어링 조립체의 외부 레이스에 배치된 1쌍의 댐퍼를 구비하고, 댐퍼의 각각은 적어도 제1경성재료(rigid material)로 형성된 제1부재와 제2댐핑재료(damping material)로 형성된 제2부재를 구비한다.
또 다른 실시예에 따르면, 볼 너트 조립체는 차량의 전력 조향장치의 랙 구동장치에 사용하게 제공되며, 상기 랙 구동장치는 랙 하우징에 배치되며 차량의 조향 휠과 나사 부분에 작동가능하게 연결된 랙 부분을 가진 조향부재를 포함하며, 상기 차량의 전력 조향장치는 풀리 조립체에 의해 볼 너트 조립체에 작동가능하게 연결된 전기모터를 포함한다. 이 실시예에 따르면, 볼 너트 조립체는 차량 조향 휠의 회전 시 조향부재의 축방향으로의 이동을 수행하기 위해 조향부재의 랙 부분의 나사 부분에 작동적으로 연결되며, 외부 면을 가진 볼 너트를 구비하는 볼 너트 조립체와; 랙 하우징에 고정적으로 배치되며 조향부재에 대해 볼 너트 조립체를 회전가능하게 지지하기 위해 볼 너트에 의해 지지되는 베어링 조립체; 및 베어링 조립체의 외부 레이스에 배치된 댐퍼를 포함하며, 댐퍼는 베어링 조립체의 외부 레이스에 배치된 1쌍의 댐퍼를 포함하고, 댐퍼의 각각은 적어도 경성재료로 형성된 제1부재와, 제2댐핑재료로 형성된 제2부재, 및 경성재료로 형성된 제3부재를 포함하며, 제2부재는 제1부재의 외부에 배치되며, 제3부재는 베어링 조립체의 외부 레이스에 인접하여 배치된다.
본 발명의 다른 이점은 첨부 도면을 참고로 하여 이하에 기술되는 바람직한 실시예를 통해 본 발명이 속한 기술분야에서 통상의 지식을 가진 자에게 명백하게 나타날 것이다.
도1은 차량의 전력 조향장치의 제1실시예의 일부분의 단면도이다.
도2는 도1에 예시된 차량의 전력 조향장치의 일부분 단면도이다.
도3은 도1 및 도2에 예시된 차량의 전력 조향장치의 일부분의 확대 단면도이다.
도4는 차량의 전력 조향장치의 제2실시예의 일부분의 확대 단면도이다.
도5는 차량의 전력 조향장치의 제3실시예의 일부분의 단면도이다.
도5a는 도5에 예시된 차량의 전력 조향장치의 제3실시예의 일부분의 확대 단면도이다.
도6은 도5 및 도5a에 도시된 차량의 전력 조향장치의 제3실시예의 댐퍼의 단면도이다.
도7은 차량의 전력 조향장치의 제3실시예에 예시된 댐퍼의 일부분의 확대 단면도이다.
이하에서는 도1 내지 도3을 참조하여 본 발명에 따라 제조된 차량의 전력 조향장치(10)의 제1실시예를 설명한다. 예시된 차량의 전력 조향장치(10)는 차량의 전기 벨트로 구동되는 랙 구동 조향장치이며, 차량의 전륜 구동 휠(도시되지 않음)에 연관된다. 전력 조향장치(10)의 일반적인 구조 및 작동은 본 발명이 속한 기술 분야에서 통상적인 것이다. 따라서, 전력 조향장치(10)에서 본 발명을 완전히 이해하는데 필요한 부분 만을 상세히 설명하며, 나타낼 것이다. 또한, 본 발명이 본원에 게시된 특정 전력 조향장치(10)와 관련하여 설명하고, 나타내더라도, 본 발명은 다른 전력 조향장치와 연관하여 사용할 수 있는 것이다. 예를 들어, 본 발명은 미국특허 7,055,646호(Bugosh), 미국특허 6,644,432호(Yost 등), 미국특허 6,378,646호(Bugosh)에 나타낸, 예를 들어 필요에 따라 다른 전력 조향장치와 관련하여 사용될 수 있으며, 상기 특허의 각각의 게시된 내용은 본원에 참조로 포함되었다.
예시된 전력 조향장치(10)는 부분적으로 도시된 랙 하우징(20)과, 그 안에 배치되고 부분적으로 도시된 조향부재(22)를 포함한다. 조향부재(22)는 랙 축(X)을 따라 직선적으로(또는 축방향으로) 이동한다. 조향부재(22)는 랙 부분(도시되지 않음)을 포함하며, 상기 랙 부분에는 일련의 랙 치형부(teeth)가 제공되며, 상기 치형부는 피니언(도시되지 않음)에 제공된 기어 치형부(도시되지 않음)와 계합하며, 상기 피니언은 차량의 조향 휠(도시되지 않음)에 작동적으로 연결된다.
예시된 실시예에서, 조향부재(22)는 부가로 수나사 회선(external thread convolution)(26)을 가진 나사 부분(24)을 포함한다. 조향부재(22)는 조향부재(22)의 말단부에 위치한 타이 로드(tie rods)(도시되지 않음)를 통해 차량의 조향 휠(도시되지 않음)과 연결된다. 랙 축(X)을 따른 조향부재(22)의 직선 이동은 알려진 방식으로 조향 휠의 조향 동작을 초래한다.
예시된 전력 조향장치(10)는 부가로 전기모터(40)를 포함하며, 전기모터는 상세히 후술되는 바와 같이 차량의 조향 휠의 회전 시 조향부재(22)의 축방향 이동을 수행하기 위해 볼 너트 조립체(42)에 구동할 수 있게 연결된다. 조향부재(22)의 축방향 이동을 수행하는 전기모터(40)의 작동을 실행할 수 없을 때(inability), 조향부재(22)의 랙 부분에 있는 피니언과 랙의 치형부 상의 기어 치형부 사이의 기계적 연결이 차량의 수동식 조향을 할 수 있게 한다.
예시된 실시예에서, 볼 너트 조립체(42)는 랙 하우징(20)의 챔버(20A)에 배치되며, 조향부재(22)의 나사 부분(24)을 둘러싼다(encircles). 후술하는 바와 같이, 볼 너트 조립체(42)는 함께 회전하기 위해 풀리 조립체(50)에 적절하게 고정된 볼 너트(44)를 포함한다. 예시된 실시예에서, 볼 너트(44)는 압력 끼워맞춤(press fit)으로 풀리 조립체(50)에 고정된다. 또한, 공차 링(58)(도1에 도시)은 압력 끼워맞춤 부하(load)가 볼 너트(44)의 케이스를 변형시키지 않게 보장하도록 배치되는 풀리 조립체(50)의 풀리에 볼 너트(44)의 외부 부분의 적어도 일부분에 바람직하게 배치된다. 선택적으로, 볼 너트(44)는 필요에 따라 다른 적절한 방법으로 풀리 조립체(50)에 고정될 수 있다.
예시된 전력 조향장치(10)는 베어링 조립체(52)도 포함한다. 예시된 베어링 조립체는 베어링 조립체(52)의 단일 열(row) 볼 형식이며, 외부 레이스(52A), 내부 레이스(52B) 및 그 사이에 배치된 볼(52C)을 포함한다. 선택적으로, 베어링 조립체(52)의 특정 구조는 필요에 따라 예시된 것이 아닌 다른 것일 수 있다.
도2 및 도3에 가장 잘 나타낸 바와 같이, 베어링 조립체(52)는 볼 너트(44)의 원통형 외부 면(44A)에 배치된다. 실시예에서 본 발명을 완성하기 위한 1쌍의 스패너 너트(54, 56)가 제공된다. 스패너 너트(54)는 하우징(20)의 원통형 내부 면(20B)에 제공된 쓰레드(thread)와 나사 연결되는 제1 또는 "외부" 스패너 너트(54)이며, 스패너 너트(56)는 볼 너트(44)의 수나사 부분(44B)에 제공된 쓰레드에 나사 연결되는 제2 또는 "내부" 스패너 너트이다. 조립하는 동안, 스패너 너트(54, 56)는 베어링 조립체(52)를 로드(load)하도록 작동하며, 일단 조립되었으면, 베어링 조립체(52)는 조향부재(22)에 대해 볼 너트(44)를 회전가능하게 지지하도록 작동한다. 선택적으로, 다른 방법이 사용되어 베어링 조립체(52)를 보유하거나 및/또는 조향부재(22)에 대해 볼 너트(44)를 회전가능하게 지지할 수 있다.
볼 너트 조립체(42)는 부가로 복수개의 힘-전달부재(도시되지 않음)를 포함한다. 힘 전달부재는 볼(도시되지 않음)을 포함하며, 상기 볼은 볼 너트(44)의 암나사 회선(44C)과 조향부재(22)의 나사 부분(24)에 수나사 회선(26)과의 사이에 배치된다. 볼은 알려진 방식으로 볼 너트 조립체(42)에 로드된다. 볼 너트 조립체(42)는 부가로 볼 너트 조립체(42)에 대한 조향부재(22)의 축방향 이동시 볼을 재순환시키기 위한 재순환 통로(도시되지 않음)를 포함한다.
전기모터(40)는 적절한 방법으로 랙 하우징(20)에 대해 지지된다. 예시된 실시예에서, 전기모터(40)는 함께 회전하기 위한 부재(62)에 연결된 출력 축(60)을 포함한다. 예시된 실시예에서, 부재(62)는 타이밍 벨트이다. 타이밍 벨트(62)는 풀리 조립체(50)에 작동적으로 연결된다. 따라서, 전기모터(40)가 제어기(도시되지 않음)를 통해 작동되면, 타이밍 벨트(62)가 회전하여 출력 축(60)을 통해 풀리 조립체(60)를 회전시킨다. 풀리 조립체(50)의 회전은 볼 너트(44)를 회전하게 한다. 볼 너트(42)의 회전은 조향부재(22)의 직선운동을 초래한다. 볼은 조향부재(22)의 랙 부분에 볼 너트(44)의 회전력을 전달한다. 볼 너트(44)가 축방향으로 배치되어 고정되었기 때문에, 조향부재(22)는 차량의 조향 휠의 조향 운동을 수행하며, 축방향으로 반응하여 이동하도록 구동된다.
예시된 실시예에서, 전력 조향장치(10)는 부가로 '70'으로 지칭된 댐퍼 또는 절연체를 포함한다. 댐퍼(70)는 베어링 조립체(52), 스패너 너트(54) 및 하우징(20)의 선택된 인접 면 사이에 작동적으로 배치된다. 특히, 도3에 가장 잘 나타낸 예시된 실시예에서, 댐퍼(70)는 바람직하게 베어링 조립체(52)의 대체로 방사방향으로 신장하는 제1외부 레이스 측 면(52D)과, 스패너 너트(54)의 대체로 방사방향으로 신장하는 제1내부 면(54A) 사이; 베어링 조립체(52)의 대체로 축방향으로 신장하는 제2외부 레이스 면 또는 외부 직경 면(52B)과, 스패너 너트(54)의 대체로 축방향으로 신장하는 제2원통형 내부 면(54B) 사이; 베어링 조립체의 대체로 축방향으로 신장하는 제2외부 레이스 면(52B)과, 하우징(20)의 대체로 축방향으로 신장하는 제1원통형 내부 면(20C) 사이; 및 베어링 조립체(52)의 대체로 방사방향으로 신장하는 제3외부 레이스 측 면(52C)과, 하우징(20)의 대체로 방사방향으로 신장하는 제2내부 면(20D) 사이에 배치된다.
예시된 실시예에서, 댐퍼(70)는 일반적인 채널 형상(또는 일반적인 U자 형상)의 댐퍼(70)로 나타냈으며, 베이스(70A)와 1쌍의 대향 측 또는 레그(70B, 70C)를 포함한다. 댐퍼(70)는 적절한 댐핑재료로 형성되며, 예시된 실시예에서는 바람직하게 그곳에 고정되도록 성형 과정에서 베어링 조립체의 외부 레이스 또는 베어링 조립체의 일부분(52D)에 1피스 또는 통합 댐퍼로 정위치에 성형된다 . 댐퍼(70)용으로 적절한 재료는 예를 들어 니트릴 고무(NBR), 네오프렌(neoprene)(클로로프렌 CR) 및 우레탄과 같은 고무 재료이다. 선택적으로, 필요에 따라, 댐퍼(70)는 재료의 다른 적절한 형식으로 형성될 수 있다. 선택적으로, 댐퍼(70)의 특정 형상, 구성, 재료 및/또는 구조는 필요에 따라 설명된 것 이외의 것을 취할 수 있다.
예를 들어, 댐퍼(70)는 필요에 따라, 예시된 일반적인 채널 형상 또는 U-형상 이외의 다른 형상을 가질 수 있고 및/또는 댐퍼(70)는 베어링 조립체(52)의 외부 레이스(52A)의 3개의 면(52D, 52E, 52F) 미만의 면을 커버하거나 또는 그 위에 배치될 수 있다. 예를 들어, 댐퍼(70)는 필요한 경우 베어링 조립체(52)의 표면(52E)에만 배치할 수 있다. 또한, 댐퍼(70)의 선택된 부분 또는 전체 외부 면은 예시된 것이 아닌 다른 것일 수 있다. 예를 들어, 댐퍼(70)의 선택된 부분 및/또는 전체 외부 면은 물결이나 주름진 모양으로 되거나 필요에 따라 (예, 도3에서 물결 또는 주름 모양으로 도면부호 70A'로 지칭된 점선으로 나타낸 베이스(70A)의 외부 면) 특히 적어도 그 베이스(70A)의 외부 면에 제공된 리브(rib) 또는 립(lip)을 가질 수 있다. 또한, 조립하는 동안, 바람직하게 윤활유 또는 다른 적절한 물질을 댐퍼(70)의 외부 면에 적용하여 조립과정에서 댐퍼에 대한 손상을 방지할 수 있다.
또한 댐퍼(70)에 대한 스패너 너트(54)의 "끼움(fit)"은 바람직하게 댐퍼(70)에 대한 슬립 끼움이어서 스패너 너트(54)가 회전하여 댐퍼(70)의 일부분 위로 전진하는 조립을 하는 중에 스패너 너트(54)는 바람직하게 댐퍼(70)의 재료를 잡고(grab) 비틀지(distort) 않는다. 그러나 상기 끼움은 필요에 의해 압력 끼워맞춤이 될 수도 있다. 바람직하게, 예시된 실시예에서, 스패너 너트(54)는 사전에 결정된 토크(torque)로 타이트하게 되며, 상기 토크는 그 내부 단부(54C)가 하우징(20)의 내부 "정지(stop)" 측 면(20E)과 계합하기 전에 또는 그 내부 단부(54C)가 하우징(20)의 내부 정지 측 면(20E)과 계합한 후에 발생할 수 있는 것이다. 바람직하게 스패너 너트(54)와 하우징(20)의 인접한 면에 대한 댐퍼(70)의 레그(70B, 70C) 재료가 각각 받는 힘으로, 상기 재료는 그에 대항하는 압착 또는 압축을 발생할 것이다. 다르게는, 다른 수단을 사용하여 조립을 촉진하며/하거나 조립하는 동안 댐퍼(70)의 손상을 방지할 수 있다. 예를 들어, 상술한 바와 같이, 끼움이 슬립 끼움이든 억지 끼워맞춤이든 상관없이, 댐퍼(70)의 외부 면의 윤활유 및/또는 하나 이상의 부품을 조립하는 동안 댐퍼(70)에 대한 손상을 줄이거나 방지하는데 도움을 주는 표면 특징부를 포함할 수 있다.
본 발명에 따라 제조된 차량의 전력 조향장치(80)의 제2실시예의 일부분을 나타내며, 대응 부분을 지칭하는데 유사 도면번호를 사용한 도4를 참조하여 설명한다. 이 실시예에서는 댐퍼(82)가 그 안에 배치된, 바람직하게는 평판 또는 부재를 일체형으로 성형하여 그 안에 배치된 하나 이상의 금속 평판 또는 다른 경성부재를 갖게 제공된다.
예시된 실시예에서는 바람직하게 적어도 1쌍의 측부 또는 레그(84, 86)의 하나 또는 둘 모두의 일부분 내에 배치된 적어도 일체형으로 성형된 금속 평판(84A, 86A)이 댐퍼(82)에 제공된다. 바람직하게, 댐퍼(82)의 이 실시예는 연관된 베어링 조립체(52)상에 성형되지 않지만, 조립에 앞서 끼워지거나 그 위에서 펼쳐진다. 그러나, 필요에 따라서, 베어링 조립체(52)상에 댐퍼(82)를 성형시킬 수 있다. 선택적으로, 1개 이상의 평판(84A, 86A)의 형상, 구조 및/또는 구성을 포함하는 댐퍼(82)의 형상, 구조 및/또는 구성이 필요에 따라 예시된 것과 다르게 될 수 있다. 예를 들어, 평판(84A, 86A)에 더하거나 대체하는 1개 이상의 평판(도시되지 않음)이 그 측부(84, 86) 사이로 신장하는 댐퍼(82)의 베이스(88)에 일체적으로 성형될 수 있다. 또한, 하나 이상의 평판이 필요에 따라 댐퍼(82)의 하나 이상의 선택된 외부 및/또는 내부 면에 성형되거나 배치될 수 있다.
본 발명에 따라 형성된 차량의 전력 조향장치(100)의 제3실시예의 일부분을 대응 부분을 지칭하는데 유사 도면번호를 사용하여 나타낸 도5를 참조하여 설명한다. 이 실시예에서, 차량의 전력 조향장치(100)는 베어링 조립체(52), 스패너 너트(54) 및 하우징(20)의 선택된 인접 면 사이에서 작동적으로 배치되는 도면부호 '101'로 지칭된 댐퍼 또는 절연체를 포함한다.
이 실시예에서, 댐퍼(101)는 1쌍의 댐퍼(102, 102')로 구성된다. 예시된 실시예에서, 상기 쌍의 댐퍼(102, 102')의 각각은 서로 동일한 것으로 나타냈지만; 그러나, 상기 쌍의 댐퍼(102, 102')의 구성은 필요에 따라 서로 다르게 할 수 있다. 설명을 위해, 댐퍼(102, 102')는 동일한 것으로 나타냈으므로, 댐퍼(102)의 구조 만을 이하에서 상세히 설명한다. 그러나, 댐퍼(102)에 대응하는 댐퍼(102')는 도면번호에 프라임 기호(')를 첨가한 것을 제외하고는 동일한 요소이다.
도6 및 도7에서 가장 잘 볼 수 있는 바와 같이, 댐퍼(102)는 환형 링 모양의 부재이며, 종축(X)을 한정한다. 일반적으로 댐퍼(102)는 축(X)에 대해 대체로 평행하게 신장되는 제1레그 또는 부분(102A) 및 제1레그(102A)에 대해, 즉 축(X)에 대해 대체로 직교하여 신장되는 제2레그 또는 부분(102B)을 포함한다. 댐퍼(102)는 부가로 제2레그(102B)에 형성된 개구(102C)를 포함한다.
도7을 참조하여 댐퍼(102)의 특정 구조를 상세히 설명한다. 도시된 바와 같이, 댐퍼(102)는 제1부재(104), 제2부재(106), 및 제3부재(108)를 포함한다. 제1부재(104)는 일반적인 L자형 부재이며, 대체로 축방향으로 신장된 제1레그(110)와 대체로 방사방향으로 신장된 제2레그(112)를 포함한다. 제1레그(110)는 내부 면(110A) 및 단부 면(110B)을 포함한다. 제2레그(112)는 내부 면(112A) 및 단부 면(112B)을 포함한다. 예시된 실시예에서, 제1레그(110)와 제2레그(112)는 사실상 서로 같다. 제1부재(104)는 바람직하게 예를 들어 금속재료와 같은 대체로 경성인 재료로 형성된다. 선택적으로, 필요에 따라 제1부재(104)는 다른 적절한 비-금속 재료로 형성될 수 있다. 선택적으로, 필요에 따라 제1부재(104)의 구조는 예시 및 설명된 것과 다르게 될 수 있다. 예를 들어, 필요에 의해 제1부재(104)의 특정 재료(110)는 예시 및 설명된 것과 다를 수 있으며 및/또는 제2레그(112)도 예시 및 설명된 것과 다를 수 있다.
제2부재(106)는 제1부재(104)의 제2레그(112)에 대해 평행하게 대체로 방사방향으로 신장된다. 예시된 실시예에서, 제2부재(106)는 대략 직사각형 단면의 형상을 갖고, 바람직하게 예를 들어 금속재료와 같은 일반적으로 경성인 재료로 형성된다. 선택적으로, 필요에 따라, 제2부재(104)는 다른 적절한 비-금속재료로 형성될 수 있다. 제2부재(106)는 외부 면(106A), 제1단부 면(106B) 및 반대 편 제2단부 면(106C)을 포함한다. 선택적으로, 필요에 따라, 제2부재(106)의 구조는 예시되고 설명된 것과 다를 수 있다. 예를 들어, 필요에 따라 제2부재(106)의 특정 재료는 예시되고 설명된 것과 다르고 및/또는 그의 단면 형상도 예시되고 설명된 것과 다를 수 있다.
제3부재(108)는 일반적인 L자형이며, 대체로 축방향으로 신장하는 제1레그(114)와 대체로 방사방향으로 신장하는 제2레그(116)를 포함한다. 제1레그(114)는 단이 형성된 내부 면(114A), 외부 면(114B), 제1 "내부" 단부(114C), 및 제2 "외부" 단부(114D)를 포함한다. 아래에서 논의될 목적으로, 제2단부(114D)는 바람직하게 제3부재(108)의 제1레그(114)의 "짧게(short)" 줄어든 직경 또는 목부(neck)로된 하향 신장부로 한정되며, 제3부재(108)의 방사방향으로 신장하는 제2레그(116)에 대해 축방향으로 외향하여(즉, 도7에서 좌측으로) 신장된다.
단이 형성된 내부 면(114A)은 제1견부(114E) 및 제2견부(114F)를 포함한다. 제1견부(114E)는 제1부재(110)의 제1레그(110)의 단부(110B)를 수용하게 형성되며, 제2견부(114F)는 제2부재(106)의 단부(106C)를 수용하게 형성된다. 예시된 실시예에서, 외부 면(114B)에는 그 제1단부(114C)에 인접하여 약간의 모서리 깎임면(chamfer) 또는 경사면(taper)(114G)이 제공된다.
제3부재(114)는 예를 들어 고무 또는 그와 유사한 엘라스토머 재료와 같은 탄성재료로 형성하는 것이 바람직하다. 바람직하게, 제조 목적에 맞게, 제1부재(104)와 제2부재(106)가 제3부재(108)의 성형 공정 과정에서 제3부재(108)의 원래 위치에 성형된다. 또한, 댐퍼(102, 102')는 바람직하게 베어링(52)과 분리 형성되어 조립 공정에서 그 위에 조립되어 형성된다. 선택적으로, 제3부재(108)의 구조는 필요에 따라 예시된 설명된 것과 다르게 이루어질 수 있다. 필요에 따라, 예를 들어, 외부 면(114B) 및/또는 단부 면(114D)에는 리브(ribs), 주름 또는 립(lips)(도시되지 않음)과 같이 그 위에 표면 특징부가 제공될 수 있다.
도7에 도시한 바와 같이, 예시된 실시예에서, 제1부재(104)와 제3부재(108)의 단부(112B, 116A)는 기본적으로 동일한 높이이며, 거리(D)로 제2 부재(106)의 단부(106B)에 대해 방사방향으로 내향하여 떨어져 있다. 선택적으로, 단부(112B, 116A, 106B)의 1개 이상이 필요에 따라 예시되고 설명된 것과 다르게 형성될 수 있다. 또한, 예시된 실시예에서, 제3부재(108)의 제2레그(116)는 제2부재(106) 및 제1부재(104)의 제2레그(112) 사이에 효과적으로 포획(capture)되거나 개재(sandwich)된다.
또한, 예시된 실시예에서, 제3부재(108)의 단부(114D)는 제3부재(108)의 외부 단부(114D)에 인접해서 감소된 직경의 짧은 신장부를 효과적으로 제공한다. 또한, 댐퍼(102)는 제1부재(104) 및 제3부재(108) 만을 포함하거나 또는 제2부재(106) 및 제3부재(108) 만을 포함할 수도 있다. 또한, 이 실시예에서의 댐퍼(102, 102')는 상술된 댐퍼(70, 82)와 마찬가지로, 상관된 베어링 조립체를 고정 및 로드하도록 스패너 너트(54, 56) 중의 하나 또는 둘 모두를 포함하지 않으면서, 상관된 베어링 조립체를 고정 및 로딩하기 위한 다른 적당한 수단을 포함하는 전력 조향장치와 관련하여 사용할 수 있다. 댐퍼(102, 102'; 70, 82)가 1개 이상의 스패너 너트(54, 56)를 갖지 않고 사용될 수 있는 그런 전력 조향장치의 예는 미국특허 7,025,169호(다테와키 등)와, 미국특허 5,083,626호(아베 등)에 예를 들어 기술되어 있다.
다시 도5 및 도5a를 참조하여 설명하면, 댐퍼(102, 102')를 설치하고 조립했을 때, 외부 및 내부 스패너 너트(54, 56)가 베어링 조립체(52)를 효과적으로 프리로드(preload)하도록 베어링 조립체(52)에 대하여 타이트하게 조여진 후 각각의 인접한 단부 면(114C, 114C') 사이에는 매우 근소하거나 작은 갭 또는 틈새(G)(명확한 도시를 위해 과장 표시함)가 존재한다.
또한 예시된 실시예에서, 바람직하게, 그 단부(54C)가 하우징(20)의 내부 "정지" 측 표면(20E)과 계합하기 전에 또는 그 단부(54C)가 하우징(20)의 내부 정지 측 표면(20E)과 계합한 후에, 정해진 토크로 외부 스패너 너트(54)를 타이트하게 하면, 스패너 너트(54)는 단부(114D)의 적어도 인접한 영역에서 댐퍼(102)의 재료에 힘을 가하여 스패너 너트(54)의 인접한 내부 면(54A, 54B)에 대해 압착 또는 압축하게 된다. 마찬가지로, 정해진 토크로 외부 스패너 너트(54)를 타이트하게 하면, 스패너 너트(54)도 또한 바람직하게 단부(114D')의 적어도 인접한 영역에서 댐퍼(102')의 재료에 힘을 가하여 하우징(20)의 인접한 내부 면(20C, 20D)에 대해 압착 또는 압축하게 된다.
본 발명의 전력 조향장치(10, 80, 100)의 잠재적인 이점은 각각의 댐퍼(70, 82, 101)가 시스템의 소음, 진동 및 거칠기(NVH)를 줄이는데 효과적이며; 시스템 충격 하중을 하우징으로 전달하고; 조향장치의 관련 구성 부품의 자기 중심잡기 기능(self-centering feature)을 제공하는 것이다.
바람직한 실시예를 통해 상술되어진 본원의 발명은 첨부 청구범위의 정신을 이탈하지 않는 범위 내에서 이루어지는 변경 및 개조를 모두 포함하는 것이다.

Claims (20)

  1. 차량의 전력 조향장치에 사용하는 랙 구동장치에서, 전력 조향장치는:
    랙 하우징에 배치되며, 차량의 조향 휠과 나사 부분에 작동적으로 연결된 랙 부분을 가진 조향부재와;
    차량의 조향 휠의 회전 시 조향부재의 축방향 이동을 수행하기 위해 조향부재의 랙 부분의 나사 부분에 작동적으로 연결되며, 외부 면을 가진 볼 너트를 구비하는 볼 너트 조립체와;
    상기 랙 하우징에 배치되며, 조향부재에 대해 볼 너트 조립체를 회전 가능하게 지지하도록 볼 너트에 의해 지지되는 베어링 조립체와;
    랙 하우징에 베어링 조립체를 고정하기 위해 랙 하우징에 의해 지지되는 적어도 1개의 스패너 너트; 및
    풀리 조립체에 의해 볼 너트에 작동적으로 연결된 전기모터를 포함하며;
    댐퍼는 베어링 조립체의 외부 레이스와, 스패너 너트 및 랙 하우징의 선택된 인접한 면 사이의 베어링 조립체의 외부 레이스에 배치되며, 적어도 1개의 스패너 너트에 의해 계합되는 것을 특징으로 하는 랙 구동장치.
  2. 제1항에 있어서, 1쌍의 스패너 너트가 제공되며, 상기 스패너 너트 중의 하나는 랙 하우징에 의해 지지되며 댐퍼 및 베어링 조립체의 외부 레이스와 작동적으로 계합되며, 상기 쌍의 스패너 너트 중의 다른 하나는 볼 너트의 외부 면의 쓰레드 부분에 의해 지지되며 베어링 조립체의 내부 레이스와 작동적으로 계합되는 것을 특징으로 하는 랙 구동장치.
  3. 제1항에 있어서, 상기 댐퍼는 성형 공정 중에 베어링 조립체의 외부 레이스 상의 정위치에 성형되는 것을 특징으로 하는 랙 구동장치.
  4. 제1항에 있어서, 상기 댐퍼는 베어링 조립체의 외부 레이스에 끼워지는 것을 특징으로 하는 랙 구동장치.
  5. 제1항에 있어서, 상기 댐퍼는 그 일부분에 배치된 적어도 하나의 금속부재를 포함하는 것을 특징으로 하는 랙 구동장치.
  6. 제1항에 있어서, 상기 댐퍼는 일반적인 채널 형상으로 형성되는 것을 특징으로 하는 랙 구동장치.
  7. 제1항에 있어서, 상기 댐퍼는 적어도 제1댐핑재료로 형성되는 제1부재와 제2경성재료로 형성되는 제2부재를 포함하는 것을 특징으로 하는 랙 구동장치.
  8. 제7항에 있어서, 상기 제2부재는 조립 중에 상기 스패너 너트에 의해 계합되게 상기 제1부재의 외부 측에 배치되는 것을 특징으로 하는 랙 구동장치.
  9. 제8항에 있어서, 상기 제1부재는 조립 중에 상기 스패너 너트에 의해 계합되게 상기 제2부재에 인접하여 신장하는 부분을 포함하는 것을 특징으로 하는 랙 구동장치.
  10. 제8항에 있어서, 상기 댐퍼는 부가로 경성재료로 형성된 제3부재를 포함하며, 상기 제3부재는 상기 베어링 조립체의 외부 레이스에 인접하여 배치된 것을 특징으로 하는 랙 구동장치.
  11. 제1항에 있어서, 1쌍의 댐퍼가 상기 베어링 조립체의 외부 레이스에 배치되며, 상기 댐퍼의 각각은 제1경성재료로 형성된 제1부재와 제2댐핑재료로 형성된 제2부재를 포함하는 것을 특징으로 하는 랙 구동장치.
  12. 제11항에 있어서, 상기 쌍으로 이루어진 댐퍼의 각각은 일반적인 L자형으로 형성되며, 부가로 경성재료로 형성된 제3부재를 포함하며; 상기 쌍으로 이루어진 댐퍼의 제1부재는 제2부재의 외부 면에 배치되고, 상기 쌍으로 이루어진 댐퍼의 각각의 제3부재는 베어링 조립체의 외부 레이스에 인접한 상기 제2부재의 내부 면에 배치되는 것을 특징으로 하는 랙 구동장치.
  13. 제1항에 있어서, 상기 댐퍼는 베어링 조립체의 방사방향으로 신장하는 제1외부 레이스 측 면과 상기 스패너 너트의 방사방향으로 신장하는 제1면과의 사이와; 베어링 조립체의 축방향으로 신장하는 제2외부 레이스 면과 스패너 너트의 축방향으로 신장하는 원통형의 제2내부 면과의 사이; 및 베어링 조립체의 방사방향으로 신장하는 제3외부 레이스 측 면과 상기 랙 하우징의 방사방향으로 신장하는 내부 면과의 사이에 배치되는 것을 특징으로 하는 랙 구동장치.
  14. 차량의 전력 조향장치의 랙 구동장치에 사용되는 볼 너트 조립체에서, 상기 랙 구동장치는 랙 하우징에 배치되며 차량의 조향 휠과 나사 부분에 작동가능하게 연결된 랙 부분을 가진 조향부재를 구비하며, 상기 차량의 전력 조향장치는 풀리 조립체에 의해 볼 너트 조립체에 작동가능하게 연결된 전기모터를 구비하며, 상기 볼 너트 조립체는:
    차량 조향 휠의 회전 시 조향부재의 축방향 이동을 수행하기 위해 조향부재의 랙 부분의 나사 부분에 작동적으로 연결되며, 외부 면을 가진 볼 너트를 구비하는 볼 너트 조립체와;
    랙 하우징에 고정적으로 배치되며 조향부재에 대해 볼 너트 조립체를 회전가능하게 지지하기 위해 볼 너트에 의해 지지되는 베어링 조립체; 및
    베어링 조립체의 외부 레이스에 배치된 댐퍼를 포함하며;
    상기 댐퍼는 베어링 조립체의 외부 레이스에 배치된 1쌍의 댐퍼를 포함하고, 댐퍼의 각각은 적어도 제1경성재료로 형성된 제1부재와, 제2댐핑재료로 형성된 제2부재를 포함하는 것을 특징으로 하는 볼 너트 조립체.
  15. 제14항에 있어서, 상기 제2부재는 상기 제1부재의 외부에 배치되는 것을 특징으로 하는 볼 너트 조립체.
  16. 제14항에 있어서, 상기 제1부재는 상기 제2부재에 인접한 신장하는 부분을 포함하는 것을 특징으로 하는 볼 너트 조립체.
  17. 제14항에 있어서, 상기 쌍으로 이루어진 댐퍼의 각각은 경성재료로 형성된 제3부재를 부가로 포함하며, 상기 제3부재는 베어링 조립체의 외부 레이스에 인접하여 배치된 것을 특징으로 하는 볼 너트 조립체.
  18. 제14항에 있어서, 상기 쌍으로 이루어진 댐퍼의 각각은 일반적인 L자형으로 형성되며, 부가로 경성재료로 형성된 제3부재를 포함하며; 상기 쌍으로 이루어진 댐퍼의 제1부재는 제2부재의 외부 면에 배치되고, 상기 쌍으로 이루어진 댐퍼의 각각의 제3부재는 베어링 조립체의 외부 레이스에 인접한 상기 제2부재의 내부 면에 배치되는 것을 특징으로 하는 볼 너트 조립체.
  19. 제14항에 있어서, 스패너 너트는 상기 쌍의 댐퍼와 상기 베어링 조립체를 작동적으로 계합하기 위한 랙 하우징에 의해 지지되는 되는 것을 특징으로 하는 볼 너트 조립체.
  20. 차량의 전력 조향장치의 랙 구동장치에 사용되는 볼 너트 조립체에서, 상기 랙 구동장치는 랙 하우징에 배치되며 차량의 조향 휠과 나사 부분에 작동적으로 연결된 랙 부분을 가진 조향부재를 구비하며, 상기 차량의 전력 조향장치는 풀리 조립체에 의해 볼 너트 조립체에 작동가능하게 연결된 전기모터를 구비하며, 상기 볼 너트 조립체는:
    차량 조향 휠의 회전시 조향부재의 축방향 이동을 수행하기 위해 조향부재의 랙 부분의 나사 부분에 작동적으로 연결되며, 외부 면을 가진 볼 너트를 구비하는 볼 너트 조립체와;
    랙 하우징에 고정적으로 배치되며 조향부재에 대해 볼 너트 조립체를 회전가능하게 지지하기 위해 볼 너트에 의해 지지되는 베어링 조립체; 및
    베어링 조립체의 외부 레이스에 배치된 댐퍼를 포함하며;
    상기 댐퍼는 베어링 조립체의 외부 레이스에 배치된 1쌍의 댐퍼를 포함하고, 댐퍼의 각각은 적어도 경성재료로 형성된 제1부재와, 댐핑재료로 형성된 제2부재, 및 경성재료로 형성된 제3부재를 포함하며, 상기 제2부재는 제1부재의 외부에 배치되며, 상기 제3부재는 베어링 조립체의 외부 레이스에 인접하여 배치되는 것을 특징으로 하는 볼 너트 조립체.
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