KR20160002512A - 전동식 조향장치 - Google Patents

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KR20160002512A
KR20160002512A KR1020140080995A KR20140080995A KR20160002512A KR 20160002512 A KR20160002512 A KR 20160002512A KR 1020140080995 A KR1020140080995 A KR 1020140080995A KR 20140080995 A KR20140080995 A KR 20140080995A KR 20160002512 A KR20160002512 A KR 20160002512A
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Abstract

전동식 조향장치에 관한 발명이 개시된다. 개시된 전동식 조향장치는, 웜기어가 구비되어 웜휠과 치합되며, 하우징부에 수용되고, 구동부에 의하여 회전되는 웜샤프트부재와, 하우징부에 결합되며, 웜샤프트부재를 이동 가능하게 지지하는 지지부재와, 지지부재와, 구동부 사이에 개재되며 지지부재의 틸팅 이동을 안내하는 플러그부재를 포함하는 것을 특징으로 한다.

Description

전동식 조향장치{MOTOR DRIVEN POWER STEERING SYSTEM}
본 발명은 전동식 조향장치에 관한 것으로, 보다 상세하게는 웜샤프트부재의 틸팅(Tilting) 방향을 일정하게 하고, NVH(Noise Vibration Harshness) 성능 및 조향감이 양호한 전동식 조향장치에 관한 것이다.
일반적으로 전동식 조향장치는 차속센서 및 조향토크센서 등에서 감지한 차량의 운행조건에 따라 전자제어장치에서 구동부재를 구동하여 운전자의 조향력을 보조한다. 이에 따라 전동식 조향장치는, 저속운행 시에는 가볍고 편안한 조향상태를 제공하고, 고속운행 시에는 무겁고 안정적인 조향상태를 제공하며, 비상 상황에서는 급속한 조향을 가능하게 한다.
전동식 조향장치는 구동부, 구동부와 연결되어 회전되는 웜샤프트부재, 웜샤프트부재와 맞물려 회전되는 웜휠을 포함한다. 따라서 모터의 구동에 의한 웜샤프트부재의 회전력이 운전자가 조작하는 조향휠의 회전력에 부가하여 조향축에 전달됨으로써, 조향감을 향상시키고, 안정적인 조향을 가능하게 한다.
차량의 주행 중에는 웜휠과 웜샤프트부 사이의 치간 끼임을 방지하기 위하여, 웜샤프트부의 양단부에, 웜샤프트부의 유동을 가능하게 지지하는 구성을 적용한다. 예를 들어 부시부재의 축 방향 하중 댐핑, 베어링부의 유격에 의한 틸팅 기능이 그 예이다.
다만, 부시부재의 경우 러버의 강한 강성으로 인하여 틸팅 기능을 수행하지 못하며, 베어링부 자체의 유격에 의한 틸팅수행 시, 베어링부의 파손, 래틀이음 및 조향 시 이질감 등이 발생되는 문제점이 있다.
본 발명의 배경기술은 대한민국 공개특허공보 제2010-0009380호(2010.01.27 공개, 발명의 명칭: 차량용 전동 조향 장치의 기어 치합 상태 유지장치)에 개시되어 있다.
본 발명은 상기와 같은 문제점을 개선하기 위해 안출된 것으로서, 웜샤프트부재의 틸팅 방향을 일정하게 제한하며, 베어링부의 파손 및 래틀이음의 발생을 방지하고, 조향감을 향상시킬 수 있는 전동식 조향장치를 제공하는 데 그 목적이 있다.
본 발명에 따른 전동식 조향장치는: 웜기어가 구비되어 웜휠과 치합되며, 하우징부에 수용되고, 구동부에 의하여 회전되는 웜샤프트부재; 상기 하우징부에 결합되며, 상기 웜샤프트부재를 이동 가능하게 지지하는 지지부재; 및 상기 지지부재와, 상기 구동부 사이에 개재되며 상기 지지부재의 틸팅 이동을 안내하는 플러그부재;를 포함하는 것을 특징으로 한다.
본 실시예에서 상기 지지부재는, 상기 웜샤프트부재를 회전 가능하게 지지하는 베어링부재; 및 상기 하우징부와 상기 베어링부재 사이에 개재되며, 상기 베어링부재를 상기 웜샤프트부재의 축 방향으로 이동 가능하게 지지하는 부시부재;를 포함하는 것을 특징으로 한다.
본 실시예에서 상기 하우징부는, 상기 웜샤프트부재를 수용하며, 상기 구동부가 결합되는 하우징바디; 및 상기 하우징바디의 내측면에 위치하고, 상기 지지부재와 대향하는 면에 좌우 방향으로 길게 돌출 형성되고, 상기 지지부재의 틸팅 시 상기 지지부재에 접하여, 상기 지지부재의 틸팅 방향을 제한하는 하우징틸팅안내부;를 포함하는 것을 특징으로 한다.
본 실시예에서 상기 하우징부는, 상기 지지부재가 안착되고, 수직 단면 형상이 상하 방향으로 길게 형성되는 타원형으로 형성되는 안착부;를 더 포함하는 것을 특징으로 한다.
본 실시예에서 상기 베어링부재는, 4점 지지 베어링인 것을 특징으로 한다.
본 실시예에서 상기 플러그부재는, 상기 지지부재와, 상기 구동부 사이에 개재되는 플러그부; 및 상기 플러그부에 위치하고, 상기 지지부재에 대향하는 면에 좌우 방향으로 길게 돌출 형성되며, 상기 지지부재의 틸팅 시 상기 지지부재에 접하여, 상기 지지부재의 틸팅 방향을 제한하는 플러그틸팅안내부;를 포함하는 것을 특징으로 한다.
본 실시예에서 상기 하우징틸팅안내부와 상기 플러그틸팅안내부는 상호 대응되는 위치에 형성되는 것을 특징으로 한다.
본 발명에 따른 전동식 조향장치는, 베어링부재 내부의 유격을 줄임으로써, 베어링부재의 파손 및 래틀소음을 방지하고, 장치의 내구성을 향상시킬 수 있다.
또한, 본 발명은 하우징틸팅안내부 또는 플러그틸팅안내부가 적용되어, 웜샤프트부재의 틸팅 방향을 소정의 방향으로 제한하고, 웜샤프트부재의 틸팅을 위한 공간을 확보하는 효과가 있다.
또한, 본 발명은 부시부재가 안착되는 안착부의 형상이 타원 형상으로 형성되므로 부시부재 및 베어링부재가 웜샤프트부재와 함께 틸팅되는 것을 가능하게 한다.
도 1은 본 발명의 일 실시예에 따른 전동식 조향장치를 나타내는 개념도이다.
도 2는 도 1의 "A" 부분을 확대한 정면도이다.
도 3은 도 1의 "A" 부분을 확대한 단면도이다.
도 4는 본 발명의 일 실시예에 따른 하우징부재, 웜샤프트부재 및 플러그부재를 나타내는 도면이다.
도 5는 본 발명의 일 실시예에 따른 안착부의 형상을 나타내는 도면이다.
도 6은 본 발명의 일 실시예에 따른 플러그부재를 나타내는 도면이다.
도 7은 본 발명의 일 실시예에 따른 웜샤프트부재의 틸팅을 나타내는 도면이다.
도 8은 본 발명의 일 실시예에 따른 웜샤프트부재의 축 방향 이동을 나타내는 도면이다.
이하, 첨부된 도면들을 참조하여 본 발명에 따른 전동식 조향장치의 실시예를 설명한다. 이러한 과정에서 도면에 도시된 선들의 두께나 구성요소의 크기 등은 설명의 명료성과 편의상 과장되게 도시되어 있을 수 있다.
또한, 후술되는 용어들은 본 발명에서의 기능을 고려하여 정의된 용어들로써, 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 나타내는 개념도이고, 도 2는 도 1의 "A" 부분을 확대한 정면도이며, 도 3은 도 1의 "A" 부분을 확대한 단면도이다.
도 1 내지 도 3을 참조하면, 본 발명의 일 실시예에 따른 전동식 조향장치(1)는 웜샤프트부재(100), 지지부재(200, 300) 및 플러그부재(400)를 포함한다.
웜샤프트부재(100)에는 웜기어(130)가 구비되어 웜휠(50)과 치합되며, 하우징부(10)에 수용되고, 구동부(70)에 의하여 회전된다. 본 실시예에서 웜샤프트부재(100)는 웜샤프트부(110) 및 웜기어(130)를 포함한다.
웜샤프트부(110)는 금속 재질을 포함하여 이루어지며, 봉 형상으로 형성된다. 일단부는 구동부(70)에 결합되어 구동부(70)에 의해 회전된다.
웜기어(130)는 웜샤프트부(110)의 외주면에 형성되며, 웜휠(50)의 외주면에 형성된 기어에 맞물린다. 본 실시예에서 웜기어(130)는 웜샤프트부(110)와 일체로서 형성되어, 웜샤프트부(110)와 함께 회전된다.
도 4는 본 발명의 일 실시예에 따른 하우징부재, 웜샤프트부재 및 플러그부재를 나타내는 도면이고, 도 5는 본 발명의 일 실시예에 따른 안착부의 형상을 나타내는 도면이다.
도 4 및 도 5를 참조하면, 하우징부(10)는 전동식 조향장치(1)의 외관을 형성하며, 외부의 충격 등으로부터 웜샤프트부재(100), 지지부재(200, 300)의 파손 및 오염 등을 방지한다. 본 실시예에서 하우징부(10)는 하우징바디(11) 및 하우징틸팅안내부(13)를 포함한다.
하우징바디(11)는 웜샤프트부재(100)가 내측에 수용되며, 구동부(70)가 볼팅 등의 방식으로 결합된다.
하우징틸팅안내부(13)는 하우징바디(11)의 내측면에 위치하고, 베어링부재(200) 또는 부시부재(300)가 안착되며, 지지부재(200, 300)와 대향하는 면에 좌우 방향(도 3 기준)으로 길게 돌출 형성된다.
본 실시예에서 하우징틸팅안내부(13)는 지지부재(200, 300)의 틸팅 시 지지부재(200, 300)에 접하여, 지지부재(200, 300)의 회전축 기능을 수행하고, 지지부재(200, 300)와, 하우징바디(11) 사이를 이격시켜 틸팅을 위한 공간을 확보한다.
본 실시예에서 하우징부(10)는 안착부(30)를 더 포함한다. 안착부(30)에는 지지부재(200, 300)가 안착되고, 수직 단면 형상이 상하 방향으로 길게 형성되는 타원형이다(도 5 기준 d2 > d1).
지지부재(200, 300)는 하우징부(10)에 결합되며, 웜샤프트부재(100)를 이동 가능하게 지지한다. 본 실시예에서 지지부재(200, 300)는 베어링부재(200) 및 부시부재(300)를 포함한다.
베어링부재(200)는 웜샤프트부재(100)를 회전 가능하게 지지한다. 본 실시예에서 베어링부재(200)는 베어링외부하우징(210), 베어링내부하우징(230) 및 베어링구름부(250)를 포함한다.
베어링외부하우징(210)은 금속 재질을 포함하고, 고리 모양으로 형성되며, 외주면이 부시부재(300)의 내주면에 끼움 결합된다.
베어링내부하우징(230)은 금속 재질을 포함하고, 고리 모양으로 형성되며, 내주면에 웜샤프트부(110)가 끼움 결합된다.
베어링구름부(250)는 베어링외부하우징(210)과 베어링내부하우징(230) 사이에 위치하여, 베어링외부하우징(210)과 베어링내부하우징(230)이 상호 슬립 가능하도록 연결한다.
본 실시예에서 베어링부재(200)는 4점 지지 베어링으로 예시되며, 베어링구름부(250)와 베어링외부하우징(210), 또는 베어링구름부(250)와 베어링내부하우징(230) 사이의 유격을 줄여 웜샤프트부재(100)를 견고하게 지지한다.
또한, 본 실시예에서 전동식 조향장치(1)는 웜샤프트부재(100)의 틸트 이동 시 베어링부재(200) 자체의 유격이 아닌 부시부재(300)와 하우징부(10) 사이의 유격이 변경되면서 틸팅이 일어나도록 한다.
부시부재(300)는 하우징부(10)와 베어링부재(200) 사이에 개재되며, 베어링부재(200)를 웜샤프트부재(100)의 축 방향으로 이동 가능하게 지지한다. 본 실시예에서 부시부재(300)는 부시하우징(310), 부시축결합부(330) 및 부시탄성부(350)를 포함한다.
부시하우징(310)은 금속 재질을 포함하여 이루어지며, 고리 모양으로 형성되어, 후술할 안착부(30)에 삽입 결합된다.
부시축결합부(330)는 금속 재질을 포함하여 이루어지며, 고리 모양으로 형성되어, 베어링부재(200)가 내측에 끼움 결합된다.
부시탄성부(350)는 고무 또는 합성수지 등의 탄성 재질을 포함하여 이루어지며, 내주면은 부시축결합부(330)의 외주면에 결합되고, 외주면은 부시하우징(310)의 내주면에 결합되어, 탄성 변형에 따라 부시축결합부(330)가 부시하우징(310)에 대하여 웜샤프트부재의 길이 방향(도 1 기준 좌우 방향)으로 이동할 수 있도록 한다.
도 6은 본 발명의 일 실시예에 따른 플러그부재를 나타내는 도면이고, 도 7은 본 발명의 일 실시예에 따른 웜샤프트부재의 틸팅을 나타내는 도면이며, 도 8은 본 발명의 일 실시예에 따른 웜샤프트부재의 축 방향 이동을 나타내는 도면이다.
도 6 내지 도 8을 참조하면, 플러그부재(400)는 베어링부재(200) 또는 부시부재(300)와, 구동부(70) 사이에 개재되며, 베어링부재(200) 및 부시부재(300)의 틸팅 이동을 안내한다. 본 실시예에서 플러그부재(400)는 플러그부(410) 및 플러그틸팅안내부(430)를 포함한다.
플러그부(410)는 베어링부재(200) 또는 부시부재(300)와, 구동부(70) 사이에 개재된다.
플러그틸팅안내부(430)는 플러그부(410)에 위치하고, 베어링부재(200) 또는 부시부재(300)에 대향하는 면에 좌우 방향(도 5 기준)으로 길게 돌출 형성되며, 베어링부재(200) 또는 부시부재(300)의 틸팅 시 베어링부재(200) 또는 부시부재(300)가 접하여 회전하도록 회전축 기능을 수행한다.
본 실시예에서 하우징틸팅안내부(13)와 플러그틸팅안내부(430)는 상호 대응되는 위치에 형성되어(도 2 참조) 웜샤프트부재(100)가 하우징틸팅안내부(13)와 플러그틸팅안내부(430)에 의하여 이동 방향이 제한된 상태에서 틸팅이 가능하도록 한다(도 7 기준 시계방향 또는 반시계 방향으로 틸팅 방향 제한).
이하, 상기와 같은 구조를 가지는 본 발명의 일 실시예에 따른 전동식 조향장치(1)의 작동원리 및 효과를 설명하면 다음과 같다.
웜샤프트부재(100)는 베어링부재(200)의 내측에 회전 가능하도록 끼움 결합되고, 베어링부재(200)는 부시부재(300)의 내측에 끼움 결합된다.
부시부재(300)는 안착부(30)에 끼움 결합된다. 본 실시예에서 안착부(30)는 상하 방향의 내경이, 좌우 방향 내경보다 긴 타원 형상으로 형성되어 웜샤프트부재(100), 베어링부재(200) 및 부시부재(300)가 일체로서 틸팅 가능하도록 하여 웜휠(50)의 반경 방향 충격을 완충한다.
또한, 부시부재(300)는 금속 재질을 포함하는 부시하우징(310)과 부시축결합부(330)의 사이에 탄성 재질을 포함하는 부시탄성부(350)가 게재되어 웜샤프트부재(100)의 길이 방향 이동을 가능하게 하여, 웜휠(50)의 원주방향 충격을 완충한다.
본 실시예에서 플러그부재(400)는 베어링부재(200) 또는 부시부재(300)와, 구동부(70) 사이에 개재되며, 외주면이 하우징부(10)의 내주면에 끼움 결합되는 방식으로 하우징부(10)에 결합된다.
플러그부재(400)는 베어링부재(200) 또는 부시부재(300)가 구동부(70) 측으로 과도하게 이동되면서 구동부(70)를 충격하거나, 웜휠(50) 또는 웜샤프트부재(100)의 결합부위가 파손되는 것을 방지한다.
또한, 플러그부재(400)는 베어링부재(200) 또는 부시부재(300) 측으로 돌출 형성되는 플러그틸팅안내부(430)를 포함하므로, 베어링부재(200) 또는 부시부재(300)가 플러그틸팅안내부(430)에 의하여 소정 방향으로만 틸팅 하도록 안내한다.
플러그틸팅안내부(430)에 대응하는 위치에는 하우징틸팅안내부(13)가 구비되므로, 웜샤프트부재(100) 등의 틸팅 시, 회전축 역할을 하여 소정 방향(도 7기준 시계 방향 또는 반시계 방향)으로 틸팅이 일어나도록 하는 것과 동시에, 부시부재(300) 또는 베어링부재(200)와, 하우징바디(11) 사이의 간극을 형성하여 틸트 시 필요한 공간을 확보한다.
본 실시예에서 전동식 조향장치(1)는, 베어링부재(200) 내부의 유격을 줄임으로써, 베어링부재(200)의 파손 및 래틀소음을 방지하고, 장치의 내구성을 향상시킬 수 있다.
또한, 본 실시예에서 전동식 조향장치(1)는 하우징틸팅안내부(13) 또는 플러그틸팅안내부(430)를 포함하여, 웜샤프트부재(100)의 틸팅 방향이 소정의 방향으로 제한되도록 하고, 웜샤프트부재(100)의 틸팅을 위한 공간을 확보하는 효과가 있다.
또한, 본 실시예에서 전동식 조향장치(1)는 부시부재(300)가 안착되는 안착부(30)의 형상이 타원 형상으로 형성되므로 부시부재(300) 및 베어링부재(200)가 웜샤프트부재(100)와 함께 틸팅되는 것을 가능하게 한다.
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. 따라서, 본 발명의 진정한 기술적 보호범위는 아래의 특허청구범위에 의해서 정하여져야 할 것이다.
1: 전동식 조향장치 10: 하우징부
11: 하우징바디 13: 하우징틸팅안내부
30: 안착부 50: 웜휠
70: 구동부 80: 결합부
100: 웜샤프트부재 110: 웜샤프트부
130: 웜기어 200: 베어링부재
210: 베어링외부하우징 230: 베어링내부하우징
250: 베어링구름부 300: 부시부재
310: 부시하우징 330: 부시축결합부
350: 부시탄성부 400: 플러그부재
410: 플러그부 430: 플러그틸팅안내부

Claims (7)

  1. 웜기어가 구비되어 웜휠과 치합되며, 하우징부에 수용되고, 구동부에 의하여 회전되는 웜샤프트부재;
    상기 하우징부에 결합되며, 상기 웜샤프트부재를 이동 가능하게 지지하는 지지부재; 및
    상기 지지부재와, 상기 구동부 사이에 개재되며 상기 지지부재의 틸팅 이동을 안내하는 플러그부재;
    를 포함하는 것을 특징으로 하는 전동식 조향장치.
  2. 제 1항에 있어서, 상기 지지부재는,
    상기 웜샤프트부재를 회전 가능하게 지지하는 베어링부재; 및
    상기 하우징부와 상기 베어링부재 사이에 개재되며, 상기 베어링부재를 상기 웜샤프트부재의 축 방향으로 이동 가능하게 지지하는 부시부재;
    를 포함하는 것을 특징으로 하는 전동식 조향장치.
  3. 제 2항에 있어서, 상기 하우징부는,
    상기 웜샤프트부재를 수용하며, 상기 구동부가 결합되는 하우징바디; 및
    상기 하우징바디의 내측면에 위치하고, 상기 지지부재와 대향하는 면에 좌우 방향으로 길게 돌출 형성되고, 상기 지지부재의 틸팅 시 상기 지지부재에 접하여, 상기 지지부재의 틸팅 방향을 제한하는 하우징틸팅안내부;
    를 포함하는 것을 특징으로 하는 전동식 조향장치.
  4. 제 3항에 있어서, 상기 하우징부는,
    상기 지지부재가 안착되고, 수직 단면 형상이 상하 방향으로 길게 형성되는 타원형으로 형성되는 안착부;
    를 더 포함하는 것을 특징으로 하는 전동식 조향장치.
  5. 제 3항에 있어서, 상기 베어링부재는, 4점 지지 베어링인 것을 특징으로 하는 전동식 조향장치.
  6. 제 3항 내지 제 5항 중 어느 한 항에 있어서, 상기 플러그부재는,
    상기 지지부재와, 상기 구동부 사이에 개재되는 플러그부; 및
    상기 플러그부에 위치하고, 상기 지지부재에 대향하는 면에 좌우 방향으로 길게 돌출 형성되며, 상기 지지부재의 틸팅 시 상기 지지부재에 접하여, 상기 지지부재의 틸팅 방향을 제한하는 플러그틸팅안내부;
    를 포함하는 것을 특징으로 하는 전동식 조향장치.
  7. 제 6항에 있어서, 상기 하우징틸팅안내부와 상기 플러그틸팅안내부는 상호 대응되는 위치에 형성되는 것을 특징으로 하는 전동식 조향장치.


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