KR20170137290A - 전동식 동력 보조 조향장치의 감속기 - Google Patents

전동식 동력 보조 조향장치의 감속기 Download PDF

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Abstract

본 발명은 전동식 동력 보조 조향장치의 감속기에 관한 것으로, 본 발명의 일실시예는 웜휠과 치합되는 웜기어부가 형성된 대경부와 대경부의 양단에 베어링이 결합되는 소경부가 구비되며, 대경부의 외주면 끝단에 경방향으로 돌출된 날개부가 형성되어 있는 웜축, 웜축이 내장되는 제1하우징과 웜휠이 내장되는 제2하우징이 구비되며 웜축과 웜휠이 치합되는 부위의 내측에 연통부가 형성되어 있는 기어하우징을 포함하는 전동식 동력 보조 조향장치의 감속기를 제공한다.

Description

전동식 동력 보조 조향장치의 감속기{Reducer of Electric Power Steering Apparatus}
본 발명은 전동식 동력 보조 조향장치의 감속기에 관한 것이다. 더욱 상세하게는 전동식 동력 보조 조향장치의 감속기에 있어서, 웜축과 웜휠의 치합 부위에 지속적으로 그리스가 공급되게 되어 웜축과 웜휠의 마모에 의한 유격을 방지하고 노면으로부터 전달되는 충격음과 백래쉬에 의한 래틀 노이즈를 줄이며, 내구 진행에 따른 유격변화량을 최소화함으로써 운전자의 조향휠 조작력을 정확하게 보조할 수 있는 전동식 동력 보조 조향장치의 감속기에 관한 것이다.
도 1은 종래 전동식 동력 보조 조향장치의 구성도로서, 도 1에서 도시된 바와 같이 전동식 동력 보조 조향장치(100)는 조향휠(102)로부터 양측 바퀴(126)까지 이어지는 조향 계통(130) 및 조향 계통(130)에 조향 보조 동력을 제공하는 보조 동력 기구(140)를 포함하여 구성된다.
조향 계통(130)은 일측이 조향휠(102)에 연결되어 조향휠(102)과 함께 회전하고 타측은 한 쌍의 유니버설 조인트(104)를 매개로 피니언축(108)에 연결되는 조향축(106)을 포함하여 구성된다. 또한, 피니언축(108)은 랙-피니언 기구부(110)를 통해 랙바(112)에 연결되고, 랙바(112)의 양단은 타이로드(122)와 너클암(124)을 통해 차량의 바퀴(126)에 연결된다.
보조 동력 기구(140)는 운전자가 조향휠(102)에 가하는 토크를 감지하고 감지된 토크에 비례하는 전기 신호를 출력하는 토크 센서(142), 토크 센서(142)로부터 전해지는 전기신호에 기초하여 제어 신호를 발생하는 전자 제어 장치(144), 전자 제어 장치(144)로부터 전해지는 제어 신호에 기초하여 보조 동력을 발생시키는 모터(146) 및 모터(146)에서 발생한 보조 동력을 조향축(106)에 전달하기 위하여 웜(152) 및 웜휠(156)을 구비한 감속기(150)를 포함하여 구성된다.
따라서, 전동식 동력 보조 조향장치는 조향휠(102)의 회전에 의해 발생한 토크가 랙-피니언 기구부(110)를 거쳐서 랙바(112)에 전달되고, 발생된 토크에 따라 모터(146)에서 발생한 보조 동력이 랙바(112)에 전달되도록 구성된다.
즉, 조향휠(102)의 회전에 의해 발생한 토크와 모터(146)에서 발생한 보조 동력이 합쳐져서 랙바(112)를 축 방향으로 운동하도록 하는 것이다.
도 2는 종래 전동식 동력 보조 조향장치의 감속기를 나타내는 단면도로서, 도 2에서 도시된 바와 같이 감속기(150)는 웜(152)이 형성된 웜축(254)이 구비되고 웜축(254)의 양단에는 웜축 베어링(257)이 각각 설치되어 웜축(254)을 지지하며, 웜축 베어링(257)이 웜축(254)의 축방향으로 유격되는 것을 방지하기 위해 플러그 볼트(210)가 댐핑 커플러(240)와 웜축 베어링(257) 사이에 체결되고, 플러그 볼트(210)는 플러그 너트(220)에 의해 고정된다.
웜축(254)은 모터(146)와 댐핑 커플러(240)를 매개로 연결되어 모터(146)의 구동에 의해 웜축(254)이 회전하는 구조로 되어 있다.
그리고 웜축(254) 상에 형성된 웜(152)과 치물림될 수 있도록 웜(152)의 외경 일측에는 웜휠(156)이 구비되며, 웜휠(156)은 운전자가 조작하는 조향휠(102)의 회전력을 전달하는 조향축(106)에 장착되어 모터(146)의 구동에 의한 웜축(254)의 회전력이 조향축(106)에 전달되는 구조이다.
기어하우징(260)에는 웜(152), 웜휠(156) 등이 내주하고 기어하우징(260)의 일측으로 웜축(254)에 구동력을 제공하는 모터(146)가 구비되며, 기어하우징(260)과 모터(146)는 모터 커버(230)에 의해 볼트(250)로 결합된다.
웜축 베어링(257)은 내륜(280)과 외륜(270) 사이에 볼(258)이 결합되어 있어서, 기어하우징(260)의 끝단부에서 모터(150)와 연결된 웜축(254)의 회전을 지지하게 된다.
이와 같은 구조로 이루어진 전동식 동력 보조 조향장치의 감속기는 차량 운행조건에 따라 차량에 구비된 전자 제어 장치에 의해 모터의 구동을 제어하고, 모터의 구동에 의한 웜축의 회전력이 운전자가 조작하는 조향휠의 회전력에 부가하여 조향축에 전달됨으로써, 운전자의 조향 운전 상태를 부드럽고 안정적으로 유지할 수 있도록 한 것이다.
그런데, 종래 전동식 동력 보조 조향장치의 감속기는 모터의 구동에 의해 회전하는 웜축과 웜휠의 치합 부위에 도포되는 그리스가 원심력에 의해 기어하우징의 내주면에 비산되어 기어치의 마모에 의해 발생되는 유격으로 노이즈가 발생되는 문제점이 있었다.
또한, 웜축과 웜휠에 도포되는 그리스의 비산으로 인해 노면으로부터 바퀴와 조향축을 타고 전달되는 충격음과 웜과 웜휠의 백래쉬로 인한 노이즈가 발생되는 문제점이 있었다.
더불어, 이와 같은 문제점들로 인해 운전자의 조향휠 조작력을 보조하는 조향 보조력을 정확하게 제공할 수 없게 되는 문제점도 있었다.
이에 본 발명은 전술한 배경에서 안출된 것으로, 전동식 동력 보조 조향장치의 감속기에 있어서, 웜축과 웜휠의 치합 부위에 지속적으로 그리스가 공급되도록 하여 웜축과 웜휠의 마모에 의한 유격을 방지하고 노면으로부터 전달되는 충격음과 백래쉬에 의한 래틀 노이즈를 줄이며, 회전 토크의 변화에 따른 유격변화량을 최소화함으로써 운전자의 조향휠 조작력을 정확하게 보조할 수 있는 전동식 동력 보조 조향장치의 감속기를 제공하는데 그 목적이 있다.
또한, 본 발명의 목적은 여기에 제한되지 않으며, 언급되지 않은 또 다른 목적들은 아래의 기재로부터 통상의 기술자에게 명확하게 이해될 수 있을 것이다.
이러한 목적을 달성하기 위하여, 본 발명의 일실시예는 웜휠과 치합되는 웜기어부가 형성된 대경부와 대경부의 양단에 베어링이 결합되는 소경부가 구비되며, 대경부의 외주면 끝단에 경방향으로 돌출된 날개부가 형성되어 있는 웜축, 웜축이 내장되는 제1하우징과 웜휠이 내장되는 제2하우징이 구비되며 웜축과 웜휠이 치합되는 부위의 내측에 연통부가 형성되어 있는 기어하우징을 포함하는 전동식 동력 보조 조향장치의 감속기를 제공한다.
이러한 본 발명의 실시예에 의하면, 전동식 동력 보조 조향장치의 감속기에 있어서, 웜축과 웜휠의 치합 부위에 지속적으로 그리스가 공급되게 되어 웜축과 웜휠의 마모에 의한 유격을 방지하고 노면으로부터 전달되는 충격음과 백래쉬에 의한 래틀 노이즈를 줄이며, 내구 진행에 따른 유격변화량을 최소화함으로써 운전자의 조향휠 조작력을 정확하게 보조할 수 있게 되는 효과가 있다.
도 1은 종래 전동식 동력 보조 조향장치의 구성도,
도 2는 종래 전동식 동력 보조 조향장치의 감속기를 나타내는 단면도,
도 3은 본 발명의 일실시예에 의한 전동식 동력 보조 조향장치의 감속기 일부를 나타내는 분해사시도,
도 4는 본 발명의 일실시예에 의한 전동식 동력 보조 조향장치의 감속기 중 일부를 나타내는 사시도,
도 5는 본 발명의 일실시예에 의한 전동식 동력 보조 조향장치의 감속기 중 일부를 나타내는 단면도,
도 6은 본 발명의 일실시예에 의한 전동식 동력 보조 조향장치의 감속기 중 일부를 나타내는 사시도,
도 7과 도 8은 본 발명의 일실시예에 의한 전동식 동력 보조 조향장치의 감속기를 나타내는 단면도이다.
이하, 본 발명의 일부 실시예들을 예시적인 도면을 통해 상세하게 설명한다. 각 도면의 구성요소들에 참조부호를 부가함에 있어서, 동일한 구성요소들에 대해서는 비록 다른 도면상에 표시되더라도 가능한 한 동일한 부호를 가지도록 하고 있음에 유의해야 한다. 또한, 본 발명을 설명함에 있어, 관련된 공지 구성 또는 기능에 대한 구체적인 설명이 본 발명의 요지를 흐릴 수 있다고 판단되는 경우에는 그 상세한 설명은 생략한다.
또한, 본 발명의 구성 요소를 설명하는 데 있어서, 제 1, 제 2, A, B, (a), (b) 등의 용어를 사용할 수 있다. 이러한 용어는 그 구성 요소를 다른 구성 요소와 구별하기 위한 것일 뿐, 그 용어에 의해 해당 구성 요소의 본질이나 차례 또는 순서 등이 한정되지 않는다. 어떤 구성 요소가 다른 구성요소에 "연결", "결합" 또는 "접속"된다고 기재된 경우, 그 구성 요소는 그 다른 구성요소에 직접적으로 연결되거나 또는 접속될 수 있지만, 각 구성 요소 사이에 또 다른 구성 요소가 "연결", "결합" 또는 "접속"될 수도 있다고 이해되어야 할 것이다.
도 3은 본 발명의 일실시예에 의한 전동식 동력 보조 조향장치의 감속기 일부를 나타내는 분해사시도, 도 4는 본 발명의 일실시예에 의한 전동식 동력 보조 조향장치의 감속기 중 일부를 나타내는 사시도, 도 5는 본 발명의 일실시예에 의한 전동식 동력 보조 조향장치의 감속기 중 일부를 나타내는 단면도, 도 6은 본 발명의 일실시예에 의한 전동식 동력 보조 조향장치의 감속기 중 일부를 나타내는 사시도, 도 7과 도 8은 본 발명의 일실시예에 의한 전동식 동력 보조 조향장치의 감속기를 나타내는 단면도이다.
이들 도면에 도시된 바와 같이 본 발명의 일실시예에 의한 전동식 동력 보조 조향장치의 감속기는, 웜휠(156)과 치합되는 웜기어부(313)가 형성된 대경부(311)와 대경부(311)의 양단에 베어링(336)이 결합되는 소경부(315)가 구비되며 대경부(311)의 외주면 끝단에 경방향으로 돌출된 날개부(317)가 형성되어 있는 웜축(310), 웜축(310)이 내장되는 제1하우징(260a)과 웜휠(156)이 내장되는 제2하우징(260b)이 구비되며 웜축(310)과 웜휠(156)이 치합되는 부위의 내측에 연통부(321)가 형성되어 있는 기어하우징(260)을 포함한다.
감속기는 모터(도 2의 146 참조)의 구동력에 의해 웜축(310)과 웜휠(156)이 연동되면서 조향축(106)을 회전시켜 운전자의 조향력을 보조하게 되며, 모터의 구동시 모터의 축과 연동되는 웜축(310)과 치합된 웜휠(156)이 회전하면서 조향축(106)에 구동력을 전달하며 이러한 웜휠(156)과 웜축(310)은 기어하우징(260)에 내장되어 있다.
이렇게 운전자의 조향휠(도 1 102 참조)의 조작시 기어하우징(260)의 내부에서 웜축(310)에 의해 웜휠(156)로 모터(146)의 조향 보조력이 전달되고, 조향휠의 조작 방향에 따라서 웜휠(156)의 회전 방향도 시계 방향과 반시계 방향으로 지속적인 반전이 이루어진다.
따라서, 웜축(310)의 기어치와 웜휠(156)의 기어치는 지속적인 회전과 반전으로 인해 기어치의 마모도 많이 발생되고 기어치끼리 부딪치는 접촉 노이즈와 래틀 노이즈도 많이 발생되므로, 필연적으로 웜축(310)과 웜휠(156)의 치합부에는 그리스가 도포된다.
하지만, 웜축(310)과 웜휠(156)은 지속적으로 회전하는 부품이므로 많은양의 그리스가 원심력에 의해 기어하우징(260)에서 경방향 외측으로 이동되고 열화되어 그리스의 성능이 제대로 발휘되지 못하게 되는데, 이를 방지하기 위하여 웜축(310)의 대경부(311)에 날개부(317)가 형성되어 있다.
기어하우징(260)은 웜축(310)이 내장되는 제1하우징(260a)과 웜휠(156)이 내장되는 제2하우징(260b)이 일체로 형성되거나 결합되어 있는데 제1하우징(260a)과 제2하우징(260b)이 연결되는 부위인 웜축(310)과 웜휠(156)이 치합되는 부위의 내측에 연통부(321)가 형성되어 있다.
웜축(310)은 크게 대경부(311)와 소경부(315)로 구분되며, 양측 단부에는 기어하우징(260)에 회전 지지되는 베어링(336)이 결합되는 소경부(315)가 형성되어 있고 중앙부위의 대경부(311)에는 웜휠(156)과 치합되는 웜기어부(313)가 형성되어 있다.
그리고, 대경부(311)의 외주면 끝단에는 경방향으로 돌출된 날개부(317)가 적어도 한개 이상 형성되어 있어서, 웜축(310)의 회전시 기어하우징(260)의 내주면과 웜축(310)의 대경부(311) 사이에 존재하는 공기를 경방향으로 이송하게 되어 있다.
날개부(317)는 대경부(311)의 외주면에서 원주방향으로 갈수록 돌출량이 점진적으로 증대되는 쐐기 형상으로 형성되며 날개부(317)의 경방향 끝단부는 제1하우징(260a)의 내주면과 최대한 근접되면서 간극이 구비되도록 형성된다.
또한, 제1하우징(260a)에는 연통부(321)와 대향되는 내주면에 연통부(321)쪽을 향해 일부가 절개된 링형상의 가이드돌기(325)가 형성되어 있으며, 이 가이드돌기(325)는 웜축(310)의 웜기어부(313)와 웜휠(156)이 치합되는 영역의 일측과 타측에 각각 이격되어 형성된다.
즉, 웜기어부(313)와 웜휠(156)이 치합되는 영역인 연통부(321)의 중앙부위 위치에 해당되는 제1하우징(260a)의 연통부(321) 반대쪽 내주면에 서로 이격된 한쌍의 가이드돌기(325)가 형성됨으로써, 웜축(310)과 웜휠(156)의 회전시 원심력에 의해 비산되는 그리스가 가이드돌기(325)의 사이 내주면(326)에 충진되며 쌓이게 되어 있다.
그리고, 제1하우징(260a)은 날개부(317)가 위치하는 내주면에 공기유입홀(331)이 형성되어 있고 가이드돌기(325)의 사이에 위치하는 내주면(326)에는 공기배출홀(333)이 형성되며, 이들 공기유입홀(331)과 공기배출홀(333)은 제1하우징(260a)의 내주면과 외주면 사이에 형성되는 연통홀(335)로 연결된다.
즉, 도 7에 도시된 바와 같이 제1하우징(260a)의 내주면과 외주면 사이로 공기의 이동 통로인 연통홀(335)을 형성하여 웜축(310)의 회전시 날개부(317)에서 내주면쪽으로 발생되는 공압으로 공기가 이동하여 공기배출홀(333)을 통해 배출되면서 가이드돌기(325)의 사이 내주면(326)에 충진되어 있는 그리스가 다시 웜기어부(313)와 웜휠(156)의 치합부쪽으로 공급되는 순환을 이루게 된다.
다만, 반드시 이에 한정되는 것은 아니며 공기유입홀(331)과 공기배출홀(333)을 제1기어하우징(260)의 외부로 관통되게 형성하고 이들 공기유입홀(331)과 공기배출홀(333)을 연통튜브(339)로 연결할 수도 있다.
즉, 도 8에 도시된 것처럼 제1하우징(260a)에 웜축(310)의 날개부(317)가 위치하는 부위의 내주면과 외주면을 관통하는 공기유입홀(331)이 형성되고 가이드돌기(325)의 사이에 내주면과 외주면을 관통하는 공기배출홀(333)이 형성되며, 이들 공기유입홀(331)과 공기배출홀(333)이 제1하우징(260a)의 외측에서 연통튜브(339)로 연결될 수도 있다.
이렇게 웜축(310)의 날개부(317)에서 발생되는 공압을 이용해 제1하우징(260a)의 내주면과 외주면 사이로 공기의 이동 통로인 연통홀(335)을 형성하거나 연통튜브(339)를 결합하여 가이드돌기(325)의 사이에 형성된 공기배출홀(333)로 공기를 이송시킴으로써, 대략 2000 RPM 의 속도로 회전하는 웜축(310)의 원심력에 의해 비산되는 그리스가 가이드돌기(325)의 사이에 충진되면 다시 웜기어부(313)와 웜휠(156)의 치합부쪽으로 그리스가 공급되는 순환을 이루게 된다.
이러한 형상과 구조를 갖는 본 발명의 실시예에 의하면, 전동식 동력 보조 조향장치의 감속기에 있어서, 웜축과 웜휠의 치합 부위에 지속적으로 그리스가 공급되게 되어 웜축과 웜휠의 마모에 의한 유격을 방지하고 노면으로부터 전달되는 충격음과 백래쉬에 의한 래틀 노이즈를 줄이며, 내구 진행에 따른 유격변화량을 최소화함으로써 운전자의 조향휠 조작력을 정확하게 보조할 수 있게 되는 효과가 있다.
이상에서, 본 발명의 실시예를 구성하는 모든 구성 요소들이 하나로 결합되거나 결합되어 동작하는 것으로 설명되었다고 해서, 본 발명이 반드시 이러한 실시예에 한정되는 것은 아니다. 즉, 본 발명의 목적 범위 안에서라면, 그 모든 구성 요소들이 하나 이상으로 선택적으로 결합하여 동작할 수도 있다.
또한, 이상에서 기재된 "포함하다", "구성하다" 또는 "가지다" 등의 용어는, 특별히 반대되는 기재가 없는 한, 해당 구성 요소가 내재될 수 있음을 의미하는 것이므로, 다른 구성 요소를 제외하는 것이 아니라 다른 구성 요소를 더 포함할 수 있는 것으로 해석되어야 한다. 기술적이거나 과학적인 용어를 포함한 모든 용어들은, 다르게 정의되지 않는 한, 본 발명이 속하는 기술 분야에서 통상의 지식을 가진 자에 의해 일반적으로 이해되는 것과 동일한 의미를 가진다. 사전에 정의된 용어와 같이 일반적으로 사용되는 용어들은 관련 기술의 문맥 상의 의미와 일치하는 것으로 해석되어야 하며, 본 발명에서 명백하게 정의하지 않는 한, 이상적이거나 과도하게 형식적인 의미로 해석되지 않는다.
이상의 설명은 본 발명의 기술 사상을 예시적으로 설명한 것에 불과한 것으로서, 본 발명이 속하는 기술 분야에서 통상의 지식을 가진 자라면 본 발명의 본질적인 특성에서 벗어나지 않는 범위에서 다양한 수정 및 변형이 가능할 것이다. 따라서, 본 발명에 개시된 실시예들은 본 발명의 기술 사상을 한정하기 위한 것이 아니라 설명하기 위한 것이고, 이러한 실시예에 의하여 본 발명의 기술 사상의 범위가 한정되는 것은 아니다. 본 발명의 보호 범위는 아래의 청구범위에 의하여 해석되어야 하며, 그와 동등한 범위 내에 있는 모든 기술 사상은 본 발명의 권리범위에 포함되는 것으로 해석되어야 할 것이다.
106: 조향축 156: 웜휠
260: 기어하우징 260a: 제1하우징
260b: 제2하우징 310: 웜축
311: 대경부 313: 웜기어부
315: 소경부 317: 날개부
321: 연통부 325: 가이드돌기
331: 공기유입홀 333: 공기배출홀
335: 연통홀 339: 연통튜브

Claims (7)

  1. 웜휠과 치합되는 웜기어부가 형성된 대경부와 상기 대경부의 양단에 베어링이 결합되는 소경부가 구비되며, 상기 대경부의 외주면 끝단에 경방향으로 돌출된 날개부가 형성되어 있는 웜축;
    상기 웜축이 내장되는 제1하우징과 상기 웜휠이 내장되는 제2하우징이 구비되며 상기 웜축과 웜휠이 치합되는 부위의 내측에 연통부가 형성되어 있는 기어하우징;
    을 포함하는 전동식 동력 보조 조향장치의 감속기.
  2. 제 1 항에 있어서,
    상기 날개부의 경방향 끝단부는 상기 제1하우징의 내주면과 간극이 구비되도록 형성되는 것을 특징으로 하는 전동식 동력 보조 조향장치의 감속기.
  3. 제 2 항에 있어서,
    상기 날개부는 상기 대경부의 외주면에서 원주방향으로 갈수록 돌출량이 점진적으로 증대되는 쐐기 형상으로 형성되는 것을 특징으로 하는 전동식 동력 보조 조향장치의 감속기.
  4. 제 3 항에 있어서,
    상기 제1하우징은 상기 연통부와 대향되는 내주면에 상기 연통부쪽으로 절개된 링형상의 가이드돌기가 형성되어 있는 것을 특징으로 하는 전동식 동력 보조 조향장치의 감속기.
  5. 제 4 항에 있어서,
    상기 가이드돌기는 상기 웜축의 웜기어부와 웜휠이 치합되는 영역의 일측과 타측에 각각 이격되어 형성되는 것을 특징으로 하는 전동식 동력 보조 조향장치의 감속기.
  6. 제 5 항에 있어서,
    상기 제1하우징은 상기 날개부가 위치하는 내주면에 공기유입홀이 형성되고 상기 가이드돌기의 사이에 위치하는 내주면에 공기배출홀이 형성되며, 상기 공기유입홀과 공기배출홀은 상기 제1하우징의 내주면과 외주면 사이에 형성되는 연통홀로 연결되는 것을 특징으로 하는 전동식 동력 보조 조향장치의 감속기.
  7. 제 5 항에 있어서,
    상기 제1하우징은 상기 날개부가 위치하는 부위의 내주면과 외주면을 관통하는 공기유입홀이 형성되고 상기 가이드돌기의 사이에 내주면과 외주면을 관통하는 공기배출홀이 형성되며, 상기 공기유입홀과 공기배출홀은 상기 제1하우징의 외측에서 연통튜브로 연결되는 것을 특징으로 하는 전동식 동력 보조 조향장치의 감속기.
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