KR20180115131A - Reducer of Electric Power Steering Apparatus - Google Patents
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Abstract
Description
본 발명은 자동차의 조향 장치에 관한 것으로, 더욱 상세하게는 운전자의 조향휠 조작력을 정확하게 보조할 수 있는 전동식 동력 보조 조향장치의 감속기에 관한 것이다.BACKGROUND OF THE INVENTION 1. Field of the Invention [0002] The present invention relates to a steering apparatus for an automobile, and more particularly, to a speed reducer of an electric power assist steering apparatus capable of accurately assisting a steering wheel operating force of a driver.
도 1은 일반적인 전동식 동력 보조 조향장치의 구성도이다.1 is a block diagram of a general electric power assist steering apparatus.
도 1을 참고하면, 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 포함한다.1, an electric power
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.The
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.The
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.Therefore, the electric power assist steering apparatus is configured such that the torque generated by the rotation of the
즉, 조향휠(102)의 회전에 의해 발생한 토크와 모터(146)에서 발생한 보조 동력이 합쳐져서 랙바(112)를 축 방향으로 운동하도록 하는 것이다.That is, the torque generated by the rotation of the
도 2는 종래 기술에 의한 전동식 동력 보조 조향장치의 감속기를 도시한 단면도이다.2 is a cross-sectional view of a speed reducer of an electric power assisted steering apparatus according to the prior art.
도 2를 참고하면, 감속기(150)는 웜(152)이 형성된 웜축(254)이 구비되고 웜축(254)의 양단에는 웜축 베어링(257)이 각각 설치되어 웜축(254)의 회전을 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.2, the
웜축(254)은 모터(146)와 댐핑 커플러(240)를 매개로 연결되어 모터(146)의 구동에 의해 웜축(254)이 회전하는 구조로 되어 있다.The
그리고 웜축(254) 상에 형성된 웜(152)과 치합될 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.A
기어 하우징(260)에는 웜(152), 웜휠(156) 등이 내주하고 기어 하우징(260)의 일측으로 웜축(254)에 구동력을 제공하는 모터(146)가 구비되며, 기어 하우징(260)과 모터(146)는 모터 커버(230)에 의해 볼트(250)로 결합된다.The
웜축 베어링(257)은 내륜(280)과 외륜(270) 사이에 볼(258)이 결합되어 있어서, 기어 하우징(260)의 끝단부에서 모터(150)와 연결된 웜축(254)의 회전을 지지하게 된다.The worm shaft bearing 257 has a ball 258 coupled between the inner ring 280 and the outer ring 270 to support the rotation of the
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.The speed reducer of the electric power assisted steering apparatus having such a structure controls the driving of the motor by the electronic control unit provided in the vehicle according to the vehicle driving conditions and controls the rotation of the worm shaft by the driving of the motor, So that the steering operation state of the driver can be maintained smoothly and stably.
그런데 종래 전동식 동력 보조 조향장치의 감속기는 모터의 구동에 의해 회전하는 웜과 웜휠의 마모에 의해 유격이 발생하고, 유격이 발생한 부분에서 노이즈가 발생하는 문제점이 있었다.However, in the conventional reducer of the electric power assisted steering system, clearance is generated by wear of the rotating worm and the worm wheel due to driving of the motor, and noise is generated in a portion where the clearance is generated.
또한, 노면으로부터 바퀴와 조향축을 타고 전달되는 충격음과 웜과 웜휠의 백래쉬로 인한 노이즈가 발생할 수 있으며, 또한 운전자의 조향휠 조작력을 보조하는 조향 보조력을 정확하게 제공하는데 한계가 있었다.In addition, noise due to impact noise transmitted through the wheels and the steering shaft from the road surface and backlash between the worm and the worm wheel may occur, and there is a limit in accurately providing the steering assist force for assisting the steering wheel operation force of the driver.
이러한 문제를 해소하기 위하여 웜축의 일단에 댐퍼를 설치하여 웜축의 축 방향으로 탄성력을 제공함으로써 기어 간의 래틀 노이즈를 최소화하는 방안이 제공되었다.In order to solve this problem, a damper is provided at one end of the worm shaft to provide an elastic force in the axial direction of the worm shaft, thereby minimizing the rattle noise between the gears.
그런데 기존의 댐퍼는 고무 재질의 탄성부를 갖고 있기 때문에 극지방 등과 같이 기온이 낮은 지역에서는 고무 재질의 강성이 급격하게 증가하여 탄성부의 역할을 제대로 수행하지 못하게 되며, 이로 인해 래틀 노이즈의 저감 기능이 현저히 저하되는 문제점이 있었다. 예컨대, 도 3은 종래 고무 재질의 탄성부를 구비한 댐퍼를 이용할 경우 온도 대비 강성의 변화를 보인 그래프로서, 상온에서부터 -30℃까지 온도가 내려갈 때 종래 탄성부의 강성은 약 7배로 급격하게 증가함을 알 수 있다.However, since the conventional damper has an elastic portion of rubber material, the rigidity of the rubber material is drastically increased in a region where the temperature is low, such as in the polar regions, so that the function of the elastic portion is not properly performed, . For example, FIG. 3 is a graph showing a change in stiffness versus temperature when a damper having an elastic part of a rubber material is used. When the temperature is decreased from room temperature to -30 ° C., the rigidity of the elastic part increases abruptly, Able to know.
본 발명은 운전자의 조향휠 조작력을 정확하게 보조할 수 있는 전동식 동력 보조 조향장치의 감속기를 제공한다.The present invention provides a speed reducer of an electric power assisted steering apparatus capable of accurately assisting a steering wheel operating force of a driver.
또한, 본 발명은 저온에서도 래틀 소음을 최소화할 수 있도록 한 전동식 동력 보조 조향장치의 감속기를 제공한다.The present invention also provides a speed reducer of an electric power assisted steering apparatus capable of minimizing rattle noise even at low temperatures.
본 발명의 목적은 전술한 바에 제한되지 않으며, 언급되지 않은 본 발명의 다른 목적 및 장점들은 하기의 설명에 의해서 이해될 수 있다.The objects of the present invention are not limited to those described above, and other objects and advantages of the present invention which are not mentioned can be understood by the following description.
본 발명의 실시예에 의한 전동식 동력 보조 조향장치의 감속기는, 외주면에 웜이 형성된 웜축; 상기 웜축과 치합되며, 중앙에 조향축이 결합되는 웜휠; 상기 웜축의 단부에 결합되는 웜축 베어링; 상기 웜축 베어링의 일측에 배치되는 제1플랜지부, 상기 제1플랜지부와 이격 배치되는 제2플랜지부, 상기 제1플랜지부와 제2플랜지부를 연결하며 탄성력을 제공하도록 스프링강으로 이루어진 탄성부를 구비하는 댐퍼;를 포함할 수 있다.A speed reducer of an electric power assisted steering apparatus according to an embodiment of the present invention includes: a worm shaft having a worm on an outer circumferential surface thereof; A worm wheel engaged with the worm shaft and coupled to a steering shaft at a center thereof; A worm shaft bearing coupled to an end of the worm shaft; A first flange portion disposed at one side of the worm shaft bearing, a second flange portion spaced apart from the first flange portion, and an elastic portion connected to the first flange portion and the second flange portion and made of spring steel to provide an elastic force And a damper (not shown).
본 발명의 실시예에서, 상기 탄성부는 코일스프링 형태로 구성될 수 있다.In an embodiment of the present invention, the elastic portion may be configured in the form of a coil spring.
본 발명의 실시예에서, 상기 탄성부는 Si-Mn 강, Cr-Mn 강, Cr-V 강, Cr-Mo 강 중 적어도 어느 하나가 포함될 수 있다.In an embodiment of the present invention, the elastic portion may include at least one of Si-Mn steel, Cr-Mn steel, Cr-V steel, and Cr-Mo steel.
본 발명의 실시예에 따르면, 웜축의 끝단에 결합되는 댐퍼의 탄성부를 온도 변화에도 강성 변화가 적은 스프링강으로 형성함으로써 주변의 온도 변화에 상관 없이 래틀 노이즈를 최소화할 수 있고, 이로 인해 운전자의 조향감을 증대시킬 수 있다.According to the embodiment of the present invention, since the elastic portion of the damper coupled to the end of the worm shaft is formed of spring steel having little change in stiffness with temperature change, the rattle noise can be minimized irrespective of the ambient temperature change, It can increase sense.
본 발명의 효과는 상기한 효과로 한정되는 것은 아니며, 본 발명의 상세한 설명 또는 특허청구범위에 기재된 발명의 구성으로부터 추론 가능한 모든 효과를 포함하는 것으로 이해되어야 한다.It should be understood that the effects of the present invention are not limited to the above effects and include all effects that can be deduced from the detailed description of the present invention or the configuration of the invention described in the claims.
도 1은 일반적인 전동식 동력 보조 조향장치의 구성을 도시한 개략도이다.
도 2는 종래 전동식 동력 보조 조향장치의 감속기를 나타낸 단면도이다.
도 3은 종래 전동식 동력 보조 조향장치에 적용된 댐퍼의 효과를 나타낸 그래프이다.
도 4는 본 발명의 일 실시예에 의한 전동식 동력 보조 조향장치의 감속기를 나타낸 단면도이다.
도 5는 본 발명의 일 실시예에 의한 전동식 동력 보조 조향장치의 감속기를 나타낸 분해 사시도이다.1 is a schematic view showing a configuration of a general electric power assist steering apparatus;
2 is a cross-sectional view showing a speed reducer of a conventional electric power assisted steering apparatus.
3 is a graph showing the effect of a damper applied to a conventional electric power assist steering apparatus.
4 is a cross-sectional view of a speed reducer of an electric power assisted steering apparatus according to an embodiment of the present invention.
5 is an exploded perspective view illustrating a speed reducer of an electric power assisted steering apparatus according to an embodiment of the present invention.
이하에서는 첨부한 도면을 참조하여 본 발명을 설명하기로 한다. 그러나 본 발명은 여러 가지 상이한 형태로 구현될 수 있으며, 따라서 여기에서 설명하는 실시예로 한정되는 것은 아니다. 그리고 도면에서 본 발명을 명확하게 설명하기 위해서 설명과 관계없는 부분은 생략하였으며, 명세서 전체를 통하여 유사한 부분에 대해서는 유사한 도면 부호를 붙였다.DETAILED DESCRIPTION OF THE PREFERRED EMBODIMENTS Hereinafter, the present invention will be described with reference to the accompanying drawings. The present invention may, however, be embodied in many different forms and should not be construed as limited to the embodiments set forth herein. In order to clearly illustrate the present invention, parts not related to the description are omitted, and similar parts are denoted by like reference characters throughout the specification.
명세서 전체에서, 어떤 부분이 다른 부분과 "연결"되어 있다고 할 때, 이는 "직접적으로 연결"되어 있는 경우뿐 아니라, 그 중간에 다른 부재를 사이에 두고 "간접적으로 연결"되어 있는 경우도 포함한다. 또한 어떤 부분이 어떤 구성요소를 "포함"한다고 할 때, 이는 특별히 반대되는 기재가 없는 한 다른 구성요소를 제외하는 것이 아니라 다른 구성요소를 더 구비할 수 있다는 것을 의미한다.Throughout the specification, when a part is referred to as being "connected" to another part, it includes not only "directly connected" but also "indirectly connected" . Also, when an element is referred to as "comprising ", it means that it can include other elements, not excluding other elements unless specifically stated otherwise.
이하 첨부된 도면을 참고하여 본 발명의 실시예를 상세히 설명하기로 한다.Hereinafter, embodiments of the present invention will be described in detail with reference to the accompanying drawings.
도 4는 본 발명의 일 실시예에 의한 전동식 동력 보조 조향장치의 감속기를 나타낸 단면도이고, 도 5는 본 발명의 일 실시예에 의한 전동식 동력 보조 조향장치의 감속기를 나타낸 분해 사시도이다.FIG. 4 is a cross-sectional view of a speed reducer of an electric power assisted steering apparatus according to an embodiment of the present invention, and FIG. 5 is an exploded perspective view of a speed reducer of an electric power assisted steering apparatus according to an embodiment of the present invention.
도 4 및 도 5를 참고하면, 일 실시예에 의한 전동식 동력 보조 조향장치의 감속기는, 웜(152)이 형성된 웜축(254), 웜축(254)의 양단에 각각 설치되어 웜축을 지지하는 웜축 베어링(257), 웜축 베어링(257)이 웜축(254)의 축방향으로 유격되는 것을 방지하기 위해 댐핑 커플러(240)와 웜축 베어링(257) 사이에 체결되는 플러그 볼트(210)를 포함하며, 플러그 볼트(210)는 플러그 너트(220)에 의해 고정된다.4 and 5, the speed reducer of the electric power assisted steering apparatus according to the embodiment includes a
웜축(254)은 모터(146)와 댐핑 커플러(240)를 매개로 연결되어 모터(146)의 구동에 의해 웜축(254)이 회전하는 구조로 되어 있다.The
그리고 웜축(254)의 외주면에 형성된 웜(152)과 치합될 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 회전력을 조향축(106)에 전달하는 역할을 한다.A
기어 하우징(260)에는 웜(152), 웜휠(156) 등이 내주하고 기어 하우징(260)의 일측으로 웜축(254)에 구동력을 제공하는 모터(146)가 구비되며, 기어 하우징(260)과 모터(146)는 모터 커버(230) 및 볼트(250)로 결합된다.The
웜축 베어링(257)은 내륜(280)과 외륜(270) 사이에 볼(258)이 결합되어 있어서, 기어 하우징(260)의 끝단부에서 모터(150)와 연결된 웜축(254)의 회전을 지지하게 된다.The worm shaft bearing 257 has a ball 258 coupled between the inner ring 280 and the outer ring 270 to support the rotation of the
이때 웜축(254)의 끝단 즉, 모터(146)의 반대 방향에는 댐퍼(300)가 구비되어 웜축(254)의 축 방향으로 탄성력을 제공한다. 예컨대, 플러그볼트(210)와 기어하우징(260)과의 체결량에 따라서 댐퍼(300)의 압축량 즉, 탄성 지지력을 조절할 수 있게 되어 있다. 댐퍼(300)는 제1플랜지부(310), 제2플랜지부(320) 및 탄성부(330)를 포함한다.At this time, a
제1플랜지부(310)는 웜축 베어링(257)과 밀착되도록 웜축(254)의 끝단에 결합되며, 제2플랜지부(320)는 제1플랜지부(310)와 소정 간격 이격 배치되어 기어하우징(260)과 밀착된다. 그리고 탄성부(330)는 제1플랜지부(310)와 제2플랜지부(320) 사이에 개재되어 제1플랜지부(310)와 제2플랜지부(320) 간을 연결한다. 탄성부(330)는 금속 재질의 코일스프링 형태로 형성되며, 특히 주변의 온도 변화에도 강성 변화가 적은 스프링강으로 제작되는 것이 바람직하다.The
스프링강은 스프링을 만들 때 사용하는 강으로서, 0.5~1.0%C 강이면 어느 강이라도 스프링으로서 사용할 수 있다. 다만, 스프링강은 탄성한도가 높고, 또 피로강도가 큰 것이어야 되기 때문에 P, S가 될 수 있는 한 적고, 또 조직이 고르고 질이 좋은 것을 사용하여야만 좋은 스프링을 얻을 수 있다. 따라서 일 실시예에 따른 감속기에는 Si-Mn 강, Cr-Mn 강, Cr-V 강, Cr-Mo 강 중 적어도 어느 하나가 포함된 스프링강이 적용될 수 있다.Spring steel is used to make springs . Any steel can be used as a spring if it is 0.5 ~ 1.0% C steel. However, since the spring steel should have a high elastic limit and a high fatigue strength , it is necessary to use as few P and S as possible, and to use a structure having good uniformity and good quality to obtain a good spring. Accordingly, a spring steel including at least one of Si-Mn steel, Cr-Mn steel, Cr-V steel, and Cr-Mo steel may be applied to the speed reducer according to one embodiment.
이와 같이 웜축(254)의 단부에 스프링강으로 이루어진 댐퍼(300)가 결합됨으로써 노면에서 조향축과 웜휠(156)을 통해 전달되는 외력과 웜축과 웜휠(156)의 작동시 발생되는 진동과 소음을 흡수하여 감속기에서 발생될 수 있는 래틀 노이즈를 줄여주게 된다.The
특히 일 실시예에 의한 댐퍼는 극지방과 같이 기온이 매우 낮은 지역에서도 강성 변화가 적기 때문에 안정적인 탄성 지지력을 제공함으로써 운전자의 조향감을 증대시킬 수 있게 된다.In particular, since the damper according to the embodiment has a small change in stiffness even in a region where the air temperature is very low, such as in the polar regions, it provides a stable elastic supporting force, thereby enhancing the steering feeling of the driver.
전술한 본 발명의 설명은 예시를 위한 것이며, 본 발명이 속하는 기술분야의 통상의 지식을 가진 자는 본 발명의 기술적 사상이나 필수적인 특징을 변경하지 않고서 다른 구체적인 형태로 쉽게 변형이 가능하다는 것을 이해할 수 있을 것이다.It will be understood by those skilled in the art that the foregoing description of the present invention is for illustrative purposes only and that those of ordinary skill in the art can readily understand that various changes and modifications may be made without departing from the spirit or essential characteristics of the present invention. will be.
즉, 이상에서 기술한 실시예들은 모든 면에서 예시적인 것이며 한정적이 아닌 것으로 이해해야만 한다. 예를 들어, 단일형으로 설명되어 있는 각 구성 요소는 분산되어 실시될 수도 있으며, 마찬가지로 분산된 것으로 설명되어 있는 구성 요소들도 결합된 형태로 실시될 수 있다.That is, it should be understood that the embodiments described above are illustrative in all aspects and not restrictive. For example, each component described as a single entity may be distributed and implemented, and components described as being distributed may also be implemented in a combined form.
따라서, 본 발명의 범위는 후술하는 특허청구범위에 의하여 나타내어지며, 특허청구범위의 의미 및 범위 그리고 그 균등 개념으로부터 도출되는 모든 변경 또는 변형된 형태가 본 발명의 범위에 포함되는 것으로 해석되어야 한다.Accordingly, the scope of the present invention is defined by the appended claims, and all changes or modifications derived from the meaning and scope of the claims and their equivalents should be construed as being included within the scope of the present invention.
156; 웜휠
254; 웜축
300; 댐퍼
310; 제1플랜지부
320; 제2플랜지부
330; 탄성부156; Worm wheel
254; Worm shaft
300; Damper
310; The first flange portion
320; The second flange portion
330; Elastic portion
Claims (3)
상기 웜축과 치합되며, 중앙에 조향축이 결합되는 웜휠;
상기 웜축의 단부에 결합되는 웜축 베어링;
상기 웜축 베어링의 일측에 배치되는 제1플랜지부, 상기 제1플랜지부와 이격 배치되는 제2플랜지부, 상기 제1플랜지부와 제2플랜지부를 연결하며 탄성력을 제공하도록 스프링강으로 이루어진 탄성부를 구비하는 댐퍼;
를 포함하는 전동식 동력 보조 조향장치의 감속기.
A worm shaft having a worm formed on an outer circumferential surface thereof;
A worm wheel engaged with the worm shaft and coupled to a steering shaft at a center thereof;
A worm shaft bearing coupled to an end of the worm shaft;
A first flange portion disposed at one side of the worm shaft bearing, a second flange portion spaced apart from the first flange portion, and an elastic portion connected to the first flange portion and the second flange portion and made of spring steel to provide an elastic force A damper provided therein;
And a reduction gear of the electric power assisted steering apparatus.
상기 탄성부는 코일스프링 형태로 구성되는 것을 특징으로 하는 전동식 동력 보조 조향장치의 감속기.
The method according to claim 1,
Wherein the elastic portion is in the form of a coil spring.
상기 탄성부는 Si-Mn 강, Cr-Mn 강, Cr-V 강, Cr-Mo 강 중 적어도 어느 하나가 포함된 것을 특징으로 하는 전동식 동력 보조 조향장치의 감속기.The method according to claim 1,
Wherein the elastic portion includes at least one of Si-Mn steel, Cr-Mn steel, Cr-V steel, and Cr-Mo steel.
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Legal Events
Date | Code | Title | Description |
---|---|---|---|
A201 | Request for examination | ||
E902 | Notification of reason for refusal | ||
E601 | Decision to refuse application |