KR20130055471A - 자동차의 파워 스티어링 장치 - Google Patents

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Abstract

본 발명은 자동차의 조타감을 개선시키면서도 래틀(rattle) 소음을 최소화할 수 있는 전동식 파워 스티어링 장치에 관한 것이다.
본 발명의 실시예에 따른 자동차의 파워 스티어링 장치는, 모터의 구동에 의해 회전되는 웜 기어; 상기 웜 기어의 회전에 의해 종속적으로 회전되며, 조향 핸들과 연결되는 웜 휠; 상기 웜 기어와 상기 웜 휠이 밀착되도록 상기 웜 기어에 하중을 가하는 탄성부재; 및 상기 탄성부재의 상기 하중을 선택적으로 변화시키는 솔레노이드; 를 포함할 수 있다.

Description

자동차의 파워 스티어링 장치 {POWER STEERING SYSTEM FOR VEHICLE}
본 발명은 자동차의 파워 스티어링 장치에 관한 것으로서, 보다 상세하게는 전동식 파워 스티어링 장치에 관한 것이다.
일반적으로, 파워 스티어링 장치는 조향 조작이 용이하도록 보조해주는 장치의 총칭이다.
종래에는 엔진에 의해 구동되는 오일 펌프의 유압으로 조향 조작을 보조하는 유압식 파워 스티어링 장치가 사용되었다. 유압식 파워 스티어링 장치의 작동 원리는 압력을 높인 오일을 조향 장치와 연동하는 실린더에 넣고, 피스톤의 운동에 의해 조향 핸들의 조작력을 가볍게 하는 것이다. 또한, 상기 실린더에 유입되는 오일의 양은 밸브에 의해 조절되며, 조향 핸들의 조작을 신속히 할수록 그 양이 많아지고, 핸들 조작을 멈추면 오일의 유입도 멈추게 된다. 나아가, 유압식 파워 스티어링 장치의 종류는 기능에 따라 차속 감응형과 회전수 감응형이 있고, 상기 밸브나 상기 실린더의 모양과 배치에 따라 인티그럴형, 세미인티그럴형, 링키지형 등으로 분류된다.
최근에는 모터의 회전력으로 조향 조작을 보조하는 전동식 파워 스티어링 장치(MDPS: Motor Driven Power Steering)가 널리 사용되고 있다. 전동식 파워 스티어링 장치는 유압식 파워 스티어링 장치에 비해 중량 및 원가가 줄어드는 장점이 있다. 또한, 전동식 파워 스티어링 장치는 조향 조작 시에만 작동되도록 하는 것이 용이하여 연비가 향상될 수 있다. 나아가, 오일을 사용하지 않음으로써 환경보호에도 기여할 수 있다.
한편, 모터, 웜 휠 그리고 모터의 회전력을 웜 휠에 전달하는 웜 기어로 구성된 전동식 파워 스티어링 장치에는 웜 휠과 웜 기어 사이에서 발생되는 래틀(rattle) 소음을 줄이기 위한 안티 래틀 스프링(anti-rattle spring)이 구비된다. 또한, 안티 래틀 스프링은 웜 기어를 웜 휠에 밀착시키도록 장착된다. 하지만, 안티 래틀 스프링에 의해 웜 기어에 가해지는 하중이 과도하면, 래틀 소음은 줄어들지만 웜 기어와 웜 휠 사이의 마찰력이 증가되고, 운전자가 느끼는 조타감이 나빠질 수 있다. 반면, 상기 조타감을 개선시키기 위해 안티 래틀 스프링의 하중을 줄이면, 래틀 소음이 증가되는 문제점이 있다.
따라서, 본 발명은 상기와 같은 문제점을 해결하기 위하여 창출된 것으로, 본 발명의 목적은 조타감을 개선시키면서도 래틀 소음을 최소화할 수 있는 자동차의 파워 스티어링 장치를 제공하는 것이다.
이러한 목적을 달성하기 위한 본 발명의 실시예에 따른 자동차의 파워 스티어링 장치는, 모터의 구동에 의해 회전되는 웜 기어; 상기 웜 기어의 회전에 의해 종속적으로 회전되며, 조향 핸들과 연결되는 웜 휠; 상기 웜 기어와 상기 웜 휠이 밀착되도록 상기 웜 기어에 하중을 가하는 탄성부재; 및 상기 탄성부재의 상기 하중을 선택적으로 변화시키는 솔레노이드; 를 포함할 수 있다.
상기 모터는 전기로 구동될 수 있다.
상기 솔레노이드는 상기 탄성부재의 일단을 선택적으로 가압하는 작동부를 포함할 수 있다.
상기 작동부는 상기 솔레노이드에 전류가 흐르면, 일방향으로 움직이는 전자석으로 형성될 수 있다.
상기 탄성부재는 상기 웜 기어의 일단을 가압하며, 상기 탄성부재와 상기 웜 기어의 사이에는 가압이 용이하게 수행되도록 푸쉬로드가 구비될 수 있다.
상술한 바와 같이 본 발명의 실시예에 따르면, 안티 래틀 스프링에 의해 웜 기어에 가해지는 하중을 상황에 따라 조절하는 것이 가능하다. 따라서, 래틀 소음을 최소화하면서도 조타감을 개선시킬 수 있다. 또한, 운전자의 만족도를 향상시킬 수 있다.
도 1은 본 발명의 실시예에 따른 자동차의 파워 스티어링 장치의 구성도이다.
도 2는 본 발명의 실시예에 따른 솔레노이드가 작동되기 전의 개략도이다.
도 3은 본 발명의 실시예에 따른 솔레노이드가 작동된 후의 개략도이다.
이하, 본 발명의 바람직한 실시예를 첨부한 도면에 의거하여 상세하게 설명하면 다음과 같다.
도 1은 본 발명의 실시예에 따른 자동차의 파워 스티어링 장치의 구성도이다.
도 1에 도시된 바와 같이, 본 발명의 실시예에 따른 자동차의 파워 스티어링 장치는 모터(30), 웜 기어(10), 웜 휠(20), 안티 래틀 스프링(40), 푸쉬로드(42), 솔레노이드(50), 작동부(52) 및 전자제어유닛(60)을 포함한다.
모터(30)는 자동차의 파워 스티어링 장치에 동력을 공급한다. 또한, 모터(30)는 전기로 구동될 수 있다.
웜 기어(10)는 그 일단이 모터(30)와 연결되어 모터(30)의 구동에 의해 회전된다.
웜 휠(20)은 웜 기어(10)와 맞물려 구비된다. 즉, 웜 휠(20)은 웜 기어(10)의 회전에 의해 종속적으로 회전된다. 또한, 웜 휠(20)은 자동차의 조향 핸들(도시하지 않음)과 연결됨으로써 웜 휠(20)의 회전력에 의해 조향 조작이 보조될 수 있다. 한편, 조향 핸들과 웜 휠(20)의 연결은 당해 기술분야에서 통상의 지식을 가진 자(이하 당업자)에게 자명하므로 더 이상의 설명은 생략한다.
안티 래틀 스프링(40)은 웜 기어(10)를 웜 휠(20)에 밀착시키기 위해 구비되는 탄성부재이다. 즉, 안티 래틀 스프링(40)은 웜 기어(10)의 타단에 하중을 가하도록 구비된다. 도 1에서는 상기 탄성부재로 코일스프링의 형상이 도시되었지만 이에 한정되지 않는다.
솔레노이드(50)는 웜 기어(10)의 일단에 가해지는 안티 래틀 스프링(40)의 하중을 선택적으로 변화시키도록 구비된다. 또한, 솔레노이드(50)는 중공의 원통에 감긴 전선에 전류를 흐르게 하면 자기장(magnetic field)이 발생되는 일반적인 솔레노이드이다. 나아가, 원통의 중공 부분에 철심을 넣으면 전자석이 되어 일방향으로 움직이려는 힘이 발생되고, 전류를 끊으면 원위치로 되돌아온다. 이러한 솔레노이드는 당업자에 의해 용이하게 적용될 수 있으므로 더 이상의 자세한 설명은 생략한다.
작동부(52)는 솔레노이드(50)에 구비된다. 또한, 작동부(52)는 상기 전자석과 같이 솔레노이드(50)에 전류가 흐르면 일방향으로 움직이고, 전류가 끊기면 원위치로 되돌아간다. 즉, 작동부(52)는 상기 전자석이거나 상기 전자석과 일체로 형성될 수 있다.
작동부(52)는 안티 래틀 스프링(40)의 일단을 가압할 수 있도록 접촉된다. 또한, 안티 래틀 스프링(40)의 타단에는 푸쉬로드(42)가 구비될 수 있다. 나아가, 안티 래틀 스프링(40)의 하중이 가해지는 웜 기어(10)의 타단에는 로드 접촉부(12)가 구비될 수 있다. 즉, 푸쉬로드(42)는 로드 접촉부(12)와 접촉된다.
푸쉬로드(42)와 로드 접촉부(12)는 안티 래틀 스프링(40)의 하중이 웜 기어(10)에 용이하게 전달되도록 형성된다. 한편, 푸쉬로드(42) 및 로드 접촉부(12)는 당업자에 의해 다양하게 변경되어 적용되는 것이 가능하다.
전자제어유닛(60)은 솔레노이드(50)와 연결되어 솔레노이드(50)에 전류가 선택적으로 공급되도록 제어한다. 한편, 자동차의 속도가 50km/h 이하일 경우, 안티 래틀 스프링(40)의 하중이 크게 작용하도록 함으로써, 래틀 소음을 저감시킬 필요성이 있다. 또한, 자동차의 속도가 60km/h 이상 90km/h 이하일 경우, 안티 래틀 스프링(40)의 하중이 작게 작용하도록 함으로써, 웜 기어(10)와 웜 휠(20) 사이의 마찰력을 저감시킬 필요성이 있다. 따라서, 전자제어유닛(60)은 속도센서(도시하지 않음)로부터 자동차의 속도에 대한 정보를 전달받아 상황에 따라 솔레노이드(50)를 작동시킨다.
상기된 바와 같이 솔레노이드(50)의 작동조건이 되는 자동차의 속도 범위는 당업자에 의해 변경될 수 있으며, 상기의 범위에 한정되지 않는다.
이하, 도 2 및 3을 참고로 본 발명의 실시예에 따른 자동차의 파워 스티어링 장치의 작동을 상세히 설명한다.
도 2는 본 발명의 실시예에 따른 솔레노이드가 작동되기 전의 개략도이고, 도 3은 본 발명의 실시예에 따른 솔레노이드가 작동된 후의 개략도이다.
솔레노이드(50)가 작동되지 않으면, 작동부(52)는 안티 래틀 스프링(40)을 가압하지 않는다. 또한, 안티 래틀 스프링(40)은 자유롭게 탄성변형 된다. 즉, 웜 기어(10)에 전달되는 안티 래틀 스프링(40)의 하중이 작으므로 웜 기어(10)의 떨림이 가능한 웜 기어(10)와 웜 휠(20)의 이격이 발생될 수 있다. 나아가, 조타감을 향상시킬 수 있다.
솔레노이드(50)가 작동되면, 작동부(52)가 이동되어 안티 래틀 스프링(40)을 가압한다. 또한, 안티 래틀 스프링(40)이 탄성변형 되는 변위가 상대적으로 작아진다. 즉, 웜 기어(10)에 전달되는 안티 래틀 스프링(40)의 하중이 상대적으로 커진다. 따라서, 웜 기어(10)와 웜 휠(20)은 이격없이 밀착됨으로써, 웜 기어(10)의 떨림이 방지될 수 있다. 나아가, 웜 기어(10)의 떨림에 의한 래틀 소음의 발생이 방지될 수 있다.
상술한 바와 같이 본 발명의 실시예에 따르면, 안티 래틀 스프링(40)에 의해 웜 기어(10)에 가해지는 하중을 상황에 따라 조절하는 것이 가능하다. 따라서, 래틀 소음을 최소화하면서도 조타감을 개선시킬 수 있다. 또한, 운전자의 만족도를 향상시킬 수 있다.
이상으로 본 발명에 관한 바람직한 실시예를 설명하였으나, 본 발명은 상기 실시예에 한정되지 아니하며, 본 발명의 실시예로부터 당해 발명이 속하는 기술분야에서 통상의 지식을 가진 자에 의한 용이하게 변경되어 균등하다고 인정되는 범위의 모든 변경을 포함한다.
10: 웜 기어
12: 로드 접촉부
20: 웜 휠
30: 모터
40: 안티 래틀 스프링(anti-rattle spring)
42: 푸쉬로드
50: 솔레노이드
52: 작동부
60: 전자제어유닛

Claims (5)

  1. 모터의 구동에 의해 회전되는 웜 기어;
    상기 웜 기어의 회전에 의해 종속적으로 회전되며, 조향 핸들과 연결되는 웜 휠;
    상기 웜 기어와 상기 웜 휠이 밀착되도록 상기 웜 기어에 하중을 가하는 탄성부재; 및
    상기 탄성부재의 상기 하중을 선택적으로 변화시키는 솔레노이드;
    를 포함하는 자동차의 파워 스티어링 장치.
  2. 제1항에 있어서,
    상기 모터는 전기로 구동되는 것을 특징으로 하는 자동차의 파워 스티어링 장치.
  3. 제1항에 있어서,
    상기 솔레노이드는 상기 탄성부재의 일단을 선택적으로 가압하는 작동부를 포함하는 것을 특징으로 하는 자동차의 파워 스티어링 장치.
  4. 제3항에 있어서,
    상기 작동부는 상기 솔레노이드에 전류가 흐르면, 일방향으로 움직이는 전자석으로 형성되는 것을 특징으로 하는 자동차의 파워 스티어링 장치.
  5. 제1항에 있어서,
    상기 탄성부재는 상기 웜 기어의 일단을 가압하며,
    상기 탄성부재와 상기 웜 기어의 사이에는 가압이 용이하게 수행되도록 푸쉬로드가 구비되는 것을 특징으로 하는 자동차의 파워 스티어링 장치.
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