KR20150005041A - Motor driven power steering system - Google Patents
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Abstract
Description
본 발명은 전동식 파워 스티어링 시스템에 관한 것으로서, 보다 상세하게는 웜 샤프트의 축 방향 유동을 최소화함으로써 스티어링 휠의 조타 후 릴리즈 시 또는 노면으로부터 큰 반력이 스티어링 샤프트로 전달될 때 발생되는 래틀(rattle) 소음을 억제할 수 있는 전동식 파워 스티어링 시스템에 관한 것이다.The present invention relates to an electric power steering system, and more particularly, to an electric power steering system that minimizes axial flow of a worm shaft, thereby reducing rattle noise generated when the steering wheel is released after steering or when a large reaction force is transmitted from the road surface to the steering shaft To the electric power steering system.
일반적으로 컬럼 타입 MDPS(Column type motor driven power steering system)은 운전자의 조타력을 전달하는 컬럼, 운전자의 조타력을 인지하는 토크 센서, C-MDPS를 제어하는 ECU, MDPS를 구동시키는 모터, 구동 모터를 감속시키는 감속기(기어부)로 이루어진다.In general, a column type motor driven power steering system (MDPS) is a system that includes a column for transmitting a driving force of a driver, a torque sensor for recognizing the driving force of the driver, an ECU for controlling the C- (Gear portion) that decelerates the speed of the vehicle.
여기서, 상기 C-MDPS의 감속기 사양은 웜&웜휠 기어 사양으로 구성되는데 웜과 웜휠의 기어 백래쉬를 보상하기 위하여 소위 유격 보상 기구 혹은 Anti rattle구조라고 부르는 기구 구조를 이용하여 백래쉬를 보상한다.Here, the C-MDPS reducer specification is composed of a worm & worm wheel gear specification. To compensate the gear backlash of the worm and the worm wheel, a backlash is compensated by using a mechanism called a ratchet compensation mechanism or an anti rattle structure.
즉, 백래쉬의 발생은 기어 축간 거리의 공차, 웜휠의 마모 등에 기인하며, 백래쉬의 발생은 기어 치간의 유격으로 인하여 차량 주행 중 역입력에 의하여 래틀 소음(rattle noise)을 유발한다.That is, the generation of backlash is caused by the tolerance of the distance between the gear shafts and the wear of the worm wheel, and the generation of backlash causes rattle noise due to the reverse input during the running of the vehicle due to the clearance between the gear teeth.
도 1은 종래기술에 의한 전동식 파워 스티어링 시스템 중 코일 스프링이 적용된 구조를 나타낸 것이다. 도 1의 (a) 및 (b)에 도시한 바와 같이 A 부분의 웜 샤프트(1)의 일단에 배치되는 웜 샤프트 베어링(2)을 수직 방향으로부터 가압하는 코일 스프링(3)이 탄성 지지함으로써 웜 휠(4)과 웜 샤프트(1)의 유격을 보상하게 된다.FIG. 1 shows a structure of a conventional electric power steering system to which a coil spring is applied. The coil spring 3 for urging the worm shaft bearing 2 disposed at one end of the
또한, 도 2는 종래기술에 의한 전동식 파워 스티어링 시스템 중 리프 스프링이 적용된 구조를 나타낸 것이다. 도 2에 도시한 바와 같이 웜 샤프트(5)의 일단에 배치되는 웜 샤프트 베어링(6)에 리프 스프링(7)이 직접적으로 접촉된 상태로 가압하여 웜 샤프트(5)의 회전축에 대한 수직 방향으로 탄성 지지하도록 배치되어 있다.2 shows a structure of a conventional electric power steering system to which a leaf spring is applied. The
하지만, 상기와 같은 구조에 의하면 유격 보상 기구용 탄성 스프링만의 적용으로 차량 요철로 주행 시 계속적인 역입력 즉, 고주파성의 역입력으로 유격 보상 기구의 베어링을 지지해주는 핀과 베어링 간의 다른 반응 속도로 인하여 베어링 이음, 스프링 마찰음 등 다른 래틀 노이즈 및 이음을 유발하는 문제점을 내포한다. 아울러, 상기와 같은 래틀 노이즈 감소를 위해 틸트 구조를 삭제할 경우 흡습에 따른 마찰 증가로 인하여 성능에 악영향을 미치게 된다.
However, according to the above-described structure, by applying only the resilient spring for the clearance compensating mechanism, it is possible to achieve a different reaction speed between the pin and the bearing which supports the bearing of the clearance compensating mechanism by the continuous reverse input during high- Which causes problems such as bearing coupling, spring friction noise, and other rattle noises and joints. In addition, when the tilt structure is removed to reduce the rattle noise as described above, the performance is adversely affected due to an increase in friction due to moisture absorption.
따라서, 본 발명은 상기한 바와 같은 문제점을 해결하기 위하여 창출된 것으로, 본 발명의 목적은 웜 샤프트가 축 방향 유동은 할 수 없고 상하좌우 방향으로만 유동이 가능하도록 함으로써 스티어링 휠의 조타 후 발생하는 소음과 래틀 소음의 발생을 저감할 수 있는 전동식 파워 스티어링 시스템을 제공하는데 그목적이 있다.
SUMMARY OF THE INVENTION Accordingly, the present invention has been made to solve the above-mentioned problems occurring in the prior art, and it is an object of the present invention to provide a worm shaft which can not be axially moved, The present invention provides an electric power steering system capable of reducing the occurrence of noise and rattle noise.
이러한 목적을 달성하기 위한 본 발명의 실시예에 따른 전동식 파워 스티어링 시스템은 웜 휠과 치합을 이루면서 결합되는 웜 샤프트, 상기 웜 샤프트의 일단에 형성되는 제1 조인트부, 상기 제1 조인트부에 형성되는 댐핑 실린더, 일단이 상기 댐핑 실린더의 내부에서 왕복 운동하고, 타단이 제2 조인트부에 연결되는 댐핑 로드 및 상기 제2 조인트부가 고정 연결되는 웜 샤프트 베어링을 포함하는 것을 특징으로 한다.To achieve these and other advantages and in accordance with the purpose of the present invention, as embodied and broadly described herein, there is provided an electric power steering system comprising a worm shaft engaged with a worm wheel, a first joint formed at one end of the worm shaft, A damping cylinder, a damping rod having one end reciprocating within the damping cylinder and the other end connected to the second joint portion, and a warm shaft bearing fixedly connected to the second joint portion.
또한, 상기 댐핑 실린더의 일측 개구부로부터 반경 방향 내측으로 댐핑 로드의 외주면을 따라 밀착되는 내측 돌기; 및An inner protrusion which is brought into close contact with an outer circumferential surface of the damping rod in a radially inward direction from one opening of the damping cylinder; And
상기 댐핑 실린더 내부에서 상기 내측 돌기에 의해 걸림 고정되어서 압축 방향으로 탄성 지지되는 탄성 부재를 포함하는 것을 특징으로 한다.And an elastic member which is engaged and fixed by the inner protrusion in the damping cylinder and elastically supported in the compression direction.
또한, 상기 제1 조인트부는 상기 댐핑 로드가 4방향으로 회전 가능한 유니버설 조인트로 이루어지는 것을 특징으로 한다.Further, the first joint portion is characterized in that the damping rod is formed of a universal joint rotatable in four directions.
또한, 상기 제2 조인트부는 상기 댐핑 로드가 2방향으로 회전 가능하도록 연결되는 것을 특징으로 한다.The second joint part is connected to the damping rod so as to be rotatable in two directions.
또한, 상기 댐핑 실린더 내부에는 충전재가 채워지는 것을 특징으로 한다.Further, the damping cylinder is filled with a filler.
또한, 상기 충전재는 그리스(grease)로 이루어지는 것을 특징으로 한다.
Further, the filler is characterized by being made of grease.
상술한 바와 같이 본 발명에 따른 전동식 파워 스티어링 시스템에 의하면, C-MDPS의 감속부(기어 박스)에 적용되는 웜 샤프트와 웜 휠 치간의 유격을 보상하는 기존의 스프링으로 구성된 유격 보상 기구와 달리 유니버설 조인트와 스프링으로 구성된 기구이다. 래틀 소음 감소뿐만 아니라 기존 구조의 웜 샤프트 베어링부의 이음 및 작동 노이즈가 제거될 수 있다.As described above, according to the electric power steering system of the present invention, unlike the pitch compensating mechanism composed of the conventional spring that compensates the clearance between the worm shaft and the worm wheel applied to the decelerating portion (gear box) of the C-MDPS, It consists of a joint and a spring. The noise and operating noise of the worm shaft bearing portion of the existing structure as well as the reduction of the rattle noise can be eliminated.
또한, 웜 샤프트와 웜 샤프트의 원활한 회전을 위한 웜 샤프트 베어링 사이에 유니버설 조인트 구조를 적용함으로써 웜 샤프트의 틸팅이 가능하고, 스프링의 복원력으로 인하여 과도한 틸팅을 방지할 수 있다.In addition, by applying a universal joint structure between the worm shaft and the worm shaft for smooth rotation of the worm shaft, the worm shaft can be tilted and excessive tilting can be prevented due to the restoring force of the spring.
도 1은 종래기술에 의한 전동식 파워 스티어링 시스템 중 코일 스프링이 적용된 구조를 나타낸 것이다.
도 2는 종래기술에 의한 전동식 파워 스티어링 시스템 중 리프 스프링이 적용된 구조를 나타낸 것이다.
도 3은 본 발명의 일 실시예에 의한 전동식 파워 스티어링 시스템의 하우징 내부를 나타낸 단면도이다.
도 4는 본 발명의 일 실시예에 의한 전동식 파워 스티어링 시스템에 적용되는 댐핑 실린더를 확대하여 나타낸 것이다.FIG. 1 shows a structure of a conventional electric power steering system to which a coil spring is applied.
2 shows a structure of a conventional electric power steering system to which a leaf spring is applied.
3 is a cross-sectional view illustrating the inside of a housing of an electric power steering system according to an embodiment of the present invention.
4 is an enlarged view of a damping cylinder applied to an electric power steering system according to an embodiment of the present invention.
이하, 본 발명의 바람직한 실시예를 첨부한 도면에 의거하여 상세하게 설명하면 다음과 같다.Hereinafter, preferred embodiments of the present invention will be described in detail with reference to the accompanying drawings.
도 3은 본 발명의 일 실시예에 의한 전동식 파워 스티어링 시스템의 하우징 내부를 나타낸 단면도이다. 도 3에 도시한 바와 같이 본 발명의 일 실시예에 의한 전동식 파워 스티어링 시스템은 하우징(100), 상기 하우징(100) 내부에서 회전되도록 배치되고, 스티어링 샤프트(미도시)에 의해 관통되어 일체로 결합된 웜 휠(200), 상기 웜 휠(200)에 치합되는 웜 샤프트(300), 상기 웜 샤프트(300)의 일단에 일체로 결합되는 웜 샤프트 베어링(110), 상기 웜 샤프트(300)의 타단에 일체로 형성되는 제1 조인트부(310), 상기 제1 조인트부(310)를 통하여 연결되는 댐핑 실린더(320), 상기 댐핑 실린더(320)의 내부에 일단이 슬라이딩되고 타단에 형성되는 제2 조인트부(410) 및 상기 제2 조인트부(410)가 고정 연결되는 웜 샤프트 베어링(120)을 포함한다. 상기 웜 샤프트 베어링(110)에는 전자제어유니트(미도시)의 제어에 의해 구동하여 상기 웜 샤프트(300)로 동력을 전달하는 구동 모터(미도시)가 구비될 수 있다.3 is a cross-sectional view illustrating the inside of a housing of an electric power steering system according to an embodiment of the present invention. 3, an electric power steering system according to an embodiment of the present invention includes a
상기 스티어링 휠의 조타 후 릴리즈 시 발생하는 소음과 래틀 소음의 발생을 저감하기 위하여 웜 샤프트(300)가 축 방향 유동은 불가능하고, 상하 방향으로만 유동되도록 한다. 즉, 상기 웜 샤프트(300)의 일단(도 3의 좌측)에는 웜 샤프트 베어링(110)이 배치되고, 타단(도 3의 우측)에는 상기 웜 샤프트 베어링(110)과 동일한 구조로 된 웜 샤프트 베어링(120)이 결합되므로 상기 웜 샤프트(300)의 축 방향 유동을 억제하는 구조로 형성된다.
In order to reduce generation of noise and rattle noise generated when the steering wheel is released after steering, the
상기 웜 샤프트(300)의 웜 샤프트 베어링(110) 반대측 단부에는 제1 조인트부(310)가 배치된다. 상기 제1 조인트부(310)에는 댐핑 실린더(320)가 연결되며, 상기 댐핑 실린더(320) 내부를 슬라이딩하는 댐핑 로드(400)가 형성된다. 즉 상기 댐핑 로드(400)의 일단은 상기 댐핑 실린더(320)의 내측 벽면에 대하여 축 방향을 따라 슬라이딩되도록 하고, 타단은 후술하는 제2 조인트부(410)에 연결된다. 여기서, 상기 댐핑 로드(400)는 상기 제1 조인트부(310)에 의해 4방향으로 회전 가능하도록 연결된다. 즉 상기 제1 조인트부(310)는 통상적으로 적용될 수 있는 상호 수직되는 2축 힌지로 이루어진 유니버설 조인트 구조로 이루어질 수 있다. 또한, 상기 제2 조인트부(410)는 상기 댐핑 로드(400)가 1축을 중심으로 2방향으로 회전될 수 있는 구조로 적용할 수 있다.
The first
도 4는 본 발명의 일 실시예에 의한 전동식 파워 스티어링 시스템에 적용되는 댐핑 실린더를 확대하여 나타낸 것이다. 도 4에 도시한 바와 같이 상기 댐핑 실린더(320)의 내부에는 탄성 부재(330)가 배치되고, 상기 댐핑 실린더(320)의 개구부(320a)에 반경 반향 내측으로 돌출되는 내측 돌기(321)가 상기 탄성 부재(330)와 걸림 고정됨으로써 상기 탄성 부재(330)가 압축되는 방향으로 탄성 지지되도록 한다. 이때, 상기 댐핑 로드(400)의 상기 댐핑 실린더(320) 내부에 삽입된 단부에 외측 방향으로 돌출되는 플랜지(400a)가 형성되고, 상기 탄성 부재(330)가 상기 플랜지(400a)와 내측 돌기(321) 사이에 배치되도록 한다.4 is an enlarged view of a damping cylinder applied to an electric power steering system according to an embodiment of the present invention. 4, an
상기 웜 샤프트(300)는 제1 조인트부(310)를 매개로 댐핑 로드(400)와 연결되므로 상기 웜 샤프트(300)는 축 방향 유동이 상기 탄성 부재(330)에 의해 완충됨과 동시에 상기 제1 조인트부(310)를 중심으로 상기 웜 샤프트(300)의 회전축으로부터 F1, F2 방향을 포함한 4방향으로 틸팅(tilting) 동작을 원활히 수행함으로써 상기 탄성 부재(330)의 복원력에 의해 웜 휠(200) 및 웜 샤프트(300) 간의 유격을 보상할 수 있게 된다. 이때, 상기 웜 샤프트(300)는 상기 탄성 부재(330)에 의해 과도한 틸팅이 방지될 뿐만 아니라, 상기 웜 샤프트(300)는 상기 웜 샤프트 베어링(110)에 의해 축 방향으로 유동할 수 없으며, 이로 인하여 정차 상태에서 스티어링 휠의 조타 후 릴리즈 시 탁탁거리는 둔탁한 소음 또는 래틀 소음의 발생을 억제할 수 있게 된다.The
그리고, 차량이 험로 또는 요철로를 주행하면, 노면으로부터 큰 반력이 스티어링 샤프트로 전달되고, 이로 인하여 웜 휠(200)이 회전함과 동시에 웜 샤프트(300)는 축의 길이 방향으로 움직이려는 힘을 받게 된다.When the vehicle travels along the rough or uneven road, a large reaction force is transmitted from the road surface to the steering shaft. As a result, the
또한, 상기 댐핑 실린더(320) 내부에는 충전재(L)가 채워지면 상기 댐핑 실린더(320), 탄성 부재(330) 및 댐핑 로드(400) 간의 마찰로 인한 소음을 억제할 수 도 있다. 상기 충전재(L)는 고점성의 액체 또는 반고체 상태의 윤활유인 그리스(grease) 등을 적용할 수 있을 것이다.When the filler L is filled in the damping
이상으로 본 발명에 관한 바람직한 실시 예를 설명하였으나, 본 발명은 상기 실시 예에 한정되지 아니하며, 본 발명의 실시 예로부터 당해 발명이 속하는 기술분야에서 통상의 지식을 가진 자에 의한 용이하게 변경되어 균등하다고 인정되는 범위의 모든 변경을 포함한다.While the present invention has been described in connection with what is presently considered to be practical exemplary embodiments, it is to be understood that the invention is not limited to the disclosed embodiments, but, on the contrary, And all changes to the scope that are deemed to be valid.
100: 하우징
110: 댐퍼
120: 웜 샤프트 베어링
200: 웜 휠
300: 웜 샤프트
310: 제1 조인트부
320: 댐핑 실린더
321: 내측 돌기
320a: 개구부
330: 탄성 부재
400: 댐핑 로드
400a: 플랜지
410: 제2 조인트부100: Housing
110: damper
120: Worm shaft bearings
200: Worm wheel
300: Worm shaft
310: first joint part
320: Damping cylinder
321: Inner projection
320a: opening
330: elastic member
400: Damping rod
400a: Flange
410: second joint part
Claims (6)
상기 웜 샤프트의 일단에 형성되는 제1 조인트부;
상기 제1 조인트부에 형성되는 댐핑 실린더;
일단이 상기 댐핑 실린더의 내부에서 왕복 운동하고, 타단이 제2 조인트부에 연결되는 댐핑 로드; 및
상기 제2 조인트부가 고정 연결되는 웜 샤프트 베어링을 포함하는 것을 특징으로 하는 전동식 파워 스티어링 시스템.A worm shaft coupled to the worm wheel while engaging with the worm wheel;
A first joint part formed at one end of the warm shaft;
A damping cylinder formed in the first joint portion;
A damping rod having one end reciprocating within the damping cylinder and the other end connected to the second joint portion; And
And the second joint portion includes a warm shaft bearing fixedly connected thereto.
상기 댐핑 실린더의 일측 개구부로부터 반경 방향 내측으로 댐핑 로드의 외주면을 따라 밀착되는 내측 돌기; 및
상기 댐핑 실린더 내부에서 상기 내측 돌기에 의해 걸림 고정되어서 압축 방향으로 탄성 지지되는 탄성 부재를 포함하는 것을 특징으로 하는 전동식 파워 스티어링 시스템.The method according to claim 1,
An inner protrusion which is brought into close contact with the outer circumferential surface of the damping rod in a radially inward direction from one opening of the damping cylinder; And
And an elastic member which is engaged and fixed by the inner protrusion in the damping cylinder and elastically supported in the compression direction.
상기 제1 조인트부는 상기 댐핑 로드가 4방향으로 회전 가능한 유니버설 조인트로 이루어지는 것을 특징으로 하는 전동식 파워 스티어링 시스템.The method according to claim 1,
Wherein the first joint portion comprises a universal joint in which the damping rod is rotatable in four directions.
상기 제2 조인트부는 상기 댐핑 로드가 2방향으로 회전 가능하도록 연결되는 것을 특징으로 하는 전동식 파워 스티어링 시스템.The method according to claim 1,
Wherein the second joint portion is connected to the damping rod such that the damping rod is rotatable in two directions.
상기 댐핑 실린더 내부에는 충전재가 채워지는 것을 특징으로 하는 전동식 파워 스티어링 시스템.The method according to claim 1,
And the filler is filled in the damping cylinder.
상기 충전재는 그리스(grease)로 이루어지는 것을 특징으로 하는 전동식 파워 스티어링 시스템.6. The method of claim 5,
Wherein the filler is made of grease.
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