KR20130107623A - 전동식 조향장치 - Google Patents

Abstract

전동식 조향장치에 대한 발명이 개시된다. 개시된 전동식 조향장치는: 스티어링축의 외측에 고정되는 웜휠기어와, 웜휠기어에 맞물려 돌아가는 웜샤프트와, 웜샤프트의 일측을 지지하며 회전시 발생하는 마찰을 감소시키는 제1베어링부재와, 웜샤프트의 타측을 지지하며 회전시 발생하는 마찰을 감소시키는 제2베어링부재와, 탄성 재질로 성형되며 제2베어링부재의 외측을 감싸며 설치되는 완충부재와, 완충부재의 외측에 설치되어 완충부재를 지지하는 슬라이더 및 슬라이더의 측면을 일방향으로 가압하는 가압부를 구비하는 것을 특징으로 한다.

Description

전동식 조향장치{MOTOR DRIVEN POWER STEERING}

본 발명은 전동식 조향장치에 관한 것으로서, 보다 상세하게는 웜샤프트를 웜휠기어가 설치된 방향으로 가압하는 구조를 개선하여 부품수 감소 및 조립공정을 단축시킬 수 있는 전동식 조향장치에 관한 것이다.

일반적으로, 운전자의 핸들 조작시, 운전자의 조작력을 보조하는 조향장치가 자동차에 구비된다.

이러한 조향장치는, 유압을 발생시켜 운전자의 핸들 조작력을 보조하는 유압식 조향장치가 주로 사용된다.

근래에는 모터의 회전력을 이용하여 운전자의 핸들 조작력을 보조하는 전동식 조향장치가 사용된다.

핸들과 연결된 스티어링축의 외주에는 웜휠기어가 일체로 회전되게 설치되며, 웜샤프트는 웜휠기어에 접하여 설치된다.

이러한 전동식 조향장치는, 차속센서 및 조향토크센서 등에서 감지한 차량의 운행조건에 따라 전자제어장치가 모터를 구동시키면, 모터는 웜샤프트를 회전시킨다.

이에 따라, 전동식 조향장치는, 차량의 저속 운행시에는 조향핸들의 조작력이 가벼워지도록 조향 보조력을 크게 하는 반면에, 고속 운행시에는 조행핸들의 조작력이 무거워지도록 조향 보조력을 작게 하여 주행 안정성을 도모한다.

본 발명의 배경기술은 대한민국 공개특허공보 2011-0073004호(2011.06.29 공개, 발명의 명칭: 전동식 동력 보조 조향장치의 감속기 및 이를 이용한 전동식 동력 보조 조향장치)에 개시되어 있다.

웜샤프트를 웜휠기어가 설치된 방향으로 가압하는데 사용되는 부품의 수가 많으므로 조립성 및 생산성이 저하된다.

또한 타이어를 통해 웜샤프트로 인가되는 역입력에 의해 베어링 등의 부품이 손상되어 유지보수 비용이 증가한다. 따라서, 이를 개선할 필요성이 요청된다.

본 발명은 상기와 같은 필요성에 의해 창출된 것으로서, 웜샤프트를 웜휠기어가 설치된 방향으로 가압하는 구조를 개선하여 부품수 감소 및 조립공정을 단축하며, 웜샤프트를 통해 역입력되는 하중에 의한 부품의 손상을 방지할 수 있는 전동식 조향장치를 제공하는 데 그 목적이 있다.

본 발명에 따른 전동식 조향장치는: 스티어링축의 외측에 고정되는 웜휠기어와, 웜휠기어에 맞물려 돌아가는 웜샤프트와, 웜샤프트의 일측을 지지하며 회전시 발생하는 마찰을 감소시키는 제1베어링부재와, 웜샤프트의 타측을 지지하며 회전시 발생하는 마찰을 감소시키는 제2베어링부재와, 탄성 재질로 성형되며 제2베어링부재의 외측을 감싸며 설치되는 완충부재와, 완충부재의 외측에 설치되어 완충부재를 지지하는 슬라이더 및 슬라이더의 측면을 일방향으로 가압하는 가압부를 포함한다.

또한 완충부재는, 제2베어링부재의 외측을 감싸는 링 형상의 완충몸체 및 완충몸체에서 돌출되어 제2베어링부재의 측면에 접하는 돌출부재를 포함하는 것이 바람직하다.

또한 슬라이더는, 완충몸체의 외측을 감싸며 설치되는 링 형상의 커버몸체 및 커버몸체에서 굽어져서 돌출부재에 접하여 설치되는 지지부재를 포함하는 것이 바람직하다.

또한 가압부는, 슬라이더의 외측에 접하여 설치되는 이동부재와, 이동부재를 탄성 가압하는 탄성부재 및 하우징부재에 고정되어 탄성부재를 지지하는 고정부재를 포함하는 것이 바람직하다.

또한 이동부재는, 슬라이더의 외측을 감싸는 곡면 형상의 장착홈부를 구비하는 것이 바람직하다.

본 발명에 따른 전동식 조향장치는, 완충부재에 접하여 설치되는 슬라이더가 가압부의 가압으로 탄성 지지되므로, 부품수 감소 및 조립공정이 단축되어 조립성 및 생산성을 향상시킬 수 있다.

또한 본 발명은, 완충부재와 고무댐퍼에서 웜샤프트로 전달되는 축방향 및 종방향 진동이 저감되므로, 래틀(Rattle) 소음의 발생을 감소시켜 품질감성을 향상시킬 수 있다.

도 1은 본 발명의 일 실시예에 따른 전동식 조향장치를 개략적으로 도시한 정단면도이다.
도 2는 본 발명의 일 실시예에 따른 완충부재와 슬라이더 및 가압부의 설치상태를 개략적으로 도시한 정단면도이다.
도 3은 본 발명의 일 실시예에 따른 완충부재와 슬라이더 및 가압부의 설치상태를 개략적으로 도시한 측단면도이다.

이하, 첨부된 도면들을 참조하여 본 발명에 따른 전동식 조향장치의 일 실시예를 설명한다. 설명의 편의를 위해 자동차에 사용되는 전동식 조향장치를 예로 들어 설명한다. 이 과정에서 도면에 도시된 선들의 두께나 구성요소의 크기 등은 설명의 명료성과 편의상 과장되게 도시되어 있을 수 있다. 또한, 후술되는 용어들은 본 발명에서의 기능을 고려하여 정의된 용어들로서 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 도시한 정단면도이며, 도 2는 본 발명의 일 실시예에 따른 완충부재와 슬라이더 및 가압부의 설치상태를 개략적으로 도시한 정단면도이며, 도 3은 본 발명의 일 실시예에 따른 완충부재와 슬라이더 및 가압부의 설치상태를 개략적으로 도시한 측단면도이다.

도 1 내지 도 3에 도시된 바와 같이, 본 발명의 일 실시예에 따른 전동식 조향장치(1)는, 스티어링축(14)의 외측에 고정되는 웜휠기어(20)와, 웜휠기어(20)에 맞물려 돌아가는 웜샤프트(30)와, 웜샤프트(30)의 일측을 지지하며 회전시 발생하는 마찰을 감소시키는 제1베어링부재(40)와, 웜샤프트(30)의 타측을 지지하며 회전시 발생하는 마찰을 감소시키는 제2베어링부재(50)와, 탄성 재질로 성형되며 제2베어링부재(50)의 외측을 감싸며 설치되는 완충부재(60)와, 완충부재(60)의 외측에 설치되어 완충부재(60)를 지지하는 슬라이더(70) 및 슬라이더(70)의 측면을 일방향으로 가압하는 가압부(80)를 포함한다.

핸들과 연결된 스티어링축(14)의 외측에 웜휠기어(20)가 고정되므로, 스티어링축(14)과 함께 웜휠기어(20)가 회전한다.

웜휠기어(20)에 맞물려 돌아가는 웜샤프트(30)는 모터부재(10)와 축 연결되며, 모터부재(10)의 동작에 의해 웜샤프트(30)가 회전된다.

하우징부재(12)의 일측(이하 도 1기준 우측)에 모터부재(10)가 설치되며, 모터부재(10)와 연결되는 웜샤프트(30) 및 웜샤프트(30)에 맞물려 돌아가는 웜휠기어(20)는 하우징부재(12)의 내측에 회전 가능하게 설치된다.

웜샤프트(30)의 일측을 지지하는 제1베어링부재(40)는, 웜샤프트(30)의 회전시 발생하는 마찰을 감소시키는 기술사상 안에서 다양한 종류의 베어링이 사용될 수 있다.

이러한 제1베어링부재(40)와 모터부재(10)의 사이에는 고무 재질의 고무댐퍼(90)가 설치되어 웜샤프트(30)로 전달되는 진동을 저감시킨다.

고무댐퍼(90)는, 모터부재(10)와 웜샤프트(30)의 축 연결이 이루어지는 부분에 설치되어 고무의 탄성에 의해 진동을 저감시킨다.

일 실시예에 따른 고무댐퍼(90)는 웜샤프트(30)의 일측을 감싸는 형상으로 설치되므로, 웜샤프트(30)로 전달되는 진동을 용이하게 흡수할 수 있다.

이러한 고무댐퍼(90)의 구체적인 형상은 전동식 조향장치(1)를 설계하는 당업자에게 공지된 기술이므로 상세한 설명은 생략한다.

웜샤프트(30)의 일측은 제1베어링부재(40)에 의해 지지되며, 웜샤프트(30)의 타측은 제2베어링부재(50)에 의해 지지된다.

제2베어링부재(50)는, 웜샤프트(30)의 회전시 발생하는 마찰을 감소시키는 기술사상 안에서 다양한 종류의 베어링이 사용될 수 있다.

제2베어링부재(50)의 외측에는 완충부재(60)가 설치되어 제2베어링부재(50)로 전달되는 진동을 저감시킨다.

완충부재(60)는, 탄성 재질로 성형되며, 제2베어링부재(50)의 외측을 감싸는 형상으로 설치되므로, 웜샤프트(30)로 전달되는 진동은 완충부재(60)와 고무댐퍼(90)에서 흡수된다.

일 실시예에 따른 완충부재(60)는, 제2베어링부재(50)의 외측을 감싸는 링 형상의 완충몸체(62) 및 완충몸체(62)에서 돌출되어 제2베어링부재(50)의 측면에 접하는 돌출부재(66)를 포함한다.

완충부재(60)는 고무로 형성되어 탄성을 가지므로, 제2베어링부재(50)를 안정적으로 지지하는 한편, 제2베어링부재(50)로 전달되는 진동을 저감시킨다.

제2베어링부재(50)와 마주하는 완충몸체(62)의 내측에는 복수 개의 가압돌기(64)가 돌출된다.

가압돌기(64)는, 제2베어링부재(50)의 외측에 접하여 일정 부분 압축되므로, 제2베어링부재(50)의 외경 공차로 발생하는 오차를 보정하는 한편, 제2베어링부재(50)를 안정적으로 지지한다.

또한, 완충몸체(62)가 제2베어링부재(50)에 면접촉 될 경우, 제2베어링부재(50)의 회전을 구속하는 마찰력이 증대되어 동작 이상이 발생할 수 있으므로, 가압돌기(64)를 설치하여 완충부재(60)와 제2베어링부재(50) 사이에 발생하는 마찰력을 저감시킬 수 있다.

즉, 완충몸체(62)의 면 접촉보다 가압돌기(64)의 선 접촉이 제2베어링부재(50)와 접하는 면적이 적으므로, 마찰력 발생이 작게 발생한다.

완충몸체(62)에서 돌출되어 제2베어링부재(50)의 측면에 접한 형상으로 돌출부재(66)가 설치되므로, 완충부재(60)는 제2베어링부재(50)에 안정적으로 접하여 설치될 수 있으며, 웜샤프트(30)로 전달되는 축방향(도 2기준 좌우 방향) 및 종방향(도 2기준 상하 방향) 진동을 저감할 수 있다.

이러한 완충부재(60)의 외측에 설치되어 완충부재(60)를 지지하는 슬라이더(70)는, 완충몸체(62)의 외측을 감싸며 설치되는 링 형상의 커버몸체(72) 및 커버몸체(72)에서 굽어져서 돌출부재(66)에 접하여 설치되는 지지부재(74)를 포함한다.

완충부재(60)와 슬라이더(70)의 단면 형상은 "ㄱ"자 형상으로 형성되며, 고무재질의 완충부재(60)와 강체로 이루어진 슬라이더(70)는 2중 사출로 접착된다.

커버몸체(72)는 파이프 형상으로 형성되며, 커버몸체(72)의 내측으로 연장되는 지지부재(74)는 돌출부재(66)에 접하므로, 슬라이더(70)와 완충부재(60)의 결합력이 향상된다.

슬라이더(70)의 측면을 일방향으로 가압하는 가압부(80)에 의해, 웜샤프트(30)는 웜휠기어(20)가 설치된 방향(도 1기준 하측)으로 가압된다.

일 실시예에 따른 가압부(80)는, 슬라이더(70)의 외측에 접하여 설치되는 이동부재(81)와, 이동부재(81)를 탄성 가압하는 탄성부재(85) 및 하우징부재(12)에 고정되어 탄성부재(85)를 지지하는 고정부재(87)를 포함한다.

하우징부재(12)에 고정부재(87)가 고정된 상태로 설치되며, 이러한 고정부재(87)의 하측으로 가이드돌기(88)가 돌출된다.

가이드돌기(88)의 외측에 설치된 탄성부재(85)는, 고정부재(87)와 이동부재(81)의 사이에 설치되며, 이동부재(81)를 하측(이하 도 1기준) 방향으로 가압한다.

이동부재(81)의 상측에는, 탄성부재(85)가 인입되는 내측홈부(83)가 구비되며, 이동부재(81)의 하측에는 슬라이더(70)의 외측을 감싸는 곡면 형상의 장착홈부(82)가 구비된다.

슬라이더(70)는 파이프 형상으로 형성되며, 이러한 슬라이더(70)에 접하는 이동부재(81)의 하측도 곡면 형상의 장착홈부(82)를 구비하므로, 이동부재(81)가 슬라이더(70)의 외측에 면접촉되어 안정적인 힘 전달이 이루어질 수 있다.

이하에서는 첨부된 도면들을 참조하여 본 발명의 일 실시예에 따른 전동식 조향장치(1)의 작동상태를 상세히 설명한다.

차량 구동시 타이어를 통해 전동식 조향장치(1)로 인가되는 역입력으로 발생된 진동은, 고무댐퍼(90)와 고무 재질의 완충부재(60)로 인해 진동이 1차 저감된다.

또한 제2베어링부재(50)를 지지하는 완충부재(60)와, 완충부재(60)를 지지하는 슬라이더(70)는 가압부(80)의 탄성 가압에 의해 진동이 2차 저감된다.

즉, 가압부(80)에 구비된 탄성부재(85)가 이동부재(81)를 통해 슬라이더(70)의 측면을 일정한 힘으로 가압하는 동시에, 슬라이더(70)로 전달되는 진동을 흡수하여 래틀 소음을 저감시킨다.

상술한 바와 같은 구성에 의하면, 일 실시예에 따른 전동식 조향장치(1)는, 완충부재(60)에 접하여 설치되는 슬라이더(70)가 가압부(80)의 가압으로 탄성 지지되므로, 부품수 감소 및 조립공정이 단축되어 조립성 및 생산성을 향상시킬 수 있다.

또한 완충부재(60)와 고무댐퍼(90)에서 웜샤프트(30)로 전달되는 축방향 및 종방향 진동이 저감되므로, 래틀(Rattle) 소음의 발생을 감소시켜 품질감성을 향상시킬 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.

또한, 자동차에 사용되는 전동식 조향장치를 예로 들어 설명하였으나, 이는 예시적인 것에 불과하며, 전동식 조향장치를 사용하는 다른 종류의 장치에도 본 발명에 의한 전동식 조향장치가 사용될 수 있다.

따라서, 본 발명의 진정한 기술적 보호범위는 특허청구범위에 의해서 정하여져야 할 것이다.

1: 전동식 조향장치 10: 모터부재
12: 하우징부재 14: 스티어링축
20: 웜휠기어 30: 웜샤프트
40: 제1베어링부재 50: 제2베어링부재
60: 완충부재 62: 완충몸체
64: 가압돌기 66: 돌출부재
70: 슬라이더 72: 커버몸체
74: 지지부재 80: 가압부
81: 이동부재 82: 장착홈부
83: 내측홈부 85: 탄성부재
87: 고정부재 88: 가이드돌기
90: 고무댐퍼

Claims (5)

1. 스티어링축의 외측에 고정되는 웜휠기어;
   상기 웜휠기어에 맞물려 돌아가는 웜샤프트;
   상기 웜샤프트의 일측을 지지하며 회전시 발생하는 마찰을 감소시키는 제1베어링부재;
   상기 웜샤프트의 타측을 지지하며 회전시 발생하는 마찰을 감소시키는 제2베어링부재;
   탄성 재질로 성형되며, 상기 제2베어링부재의 외측을 감싸며 설치되는 완충부재;
   상기 완충부재의 외측에 설치되어 상기 완충부재를 지지하는 슬라이더; 및
   상기 슬라이더의 측면을 일방향으로 가압하는 가압부를 포함하는 것을 특징으로 하는 전동식 조향장치.
   
2. 제 1 항에 있어서,
   상기 완충부재는, 상기 제2베어링부재의 외측을 감싸는 링 형상의 완충몸체; 및
   상기 완충몸체에서 돌출되어 상기 제2베어링부재의 측면에 접하는 돌출부재를 포함하는 것을 특징으로 하는 전동식 조향장치.
   
3. 제 2 항에 있어서,
   상기 슬라이더는, 상기 완충몸체의 외측을 감싸며 설치되는 링 형상의 커버몸체; 및
   상기 커버몸체에서 굽어져서 상기 돌출부재에 접하여 설치되는 지지부재를 포함하는 것을 특징으로 하는 전동식 조향장치.
   
4. 제 1 항에 있어서,
   상기 가압부는, 상기 슬라이더의 외측에 접하여 설치되는 이동부재;
   상기 이동부재를 탄성 가압하는 탄성부재; 및
   하우징부재에 고정되어 상기 탄성부재를 지지하는 고정부재를 포함하는 것을 특징으로 하는 전동식 조향장치.
   
5. 제 4 항에 있어서,
   상기 이동부재는, 상기 슬라이더의 외측을 감싸는 곡면 형상의 장착홈부를 구비하는 것을 특징으로 하는 전동식 조향장치.

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