KR20190010792A - 전동조향장치의 안티래틀장치 - Google Patents

전동조향장치의 안티래틀장치 Download PDF

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Abstract

전동조향장치의 안티래틀장치에 관한 발명이 개시된다. 본 발명에 따른 전동조향장치의 안티래틀장치는: 하우징; 하우징 내에 장착되고, 출력 샤프트에 축결합되는 웜휠; 하우징 내에 장착되고, 웜휠에 치합되는 웜샤프트; 및 웜샤프트에 장착되는 안티래틸부를 포함하고, 안티래틀부는, 웜샤프트의 일단부를 회전 가능하게 지지하는 베어링부; 베어링부를 감싸고, 베어링부의 진동을 저감시키는 댐퍼부; 베어링부에 탄성력을 제공하는 스프링부; 및 하우징에 결합되고, 댐퍼부를 지지하는 웜샤프트 플러그를 포함하는 것을 특징으로 한다.

Description

전동조향장치의 안티래틀장치{ANTI-RATTLE APPARATUS OF MOTOR DRIVEN POWER STEERING}
본 발명은 전동조향장치의 안티래틀장치에 관한 것으로, 보다 상세하게는 조향 조작력을 전달하는 웜샤프트와 웜휠 사이에서 발생되는 소음을 감소시키는 전동조향장치의 안티래틀장치에 관한 것이다.
일반적으로 전동조향장치(Motor Driven Power Steering, MDPS)는 유압을 이용하지 않고, 모터동력으로 조향파워를 어시스트(assist)한다. 이를 위해, 전동조향장치는 전자제어장치(Electronic Control Unit, ECU)에 의해 제어되어 동력을 발생하는 모터와, 모터를 통해 회전되는 웜샤프트(Worm Shaft)와, 웜샤프트에 치합된 웜휠(Worm Wheel)을 구비함으로써, 웜휠의 회전력을 기어박스쪽으로 전달해 조타력을 어시스트한다.
이러한 구조로 이루어진 전동조향장치는 치합된 웜샤프트와 웜휠을 이용함으로써 치마모와 기타 여러요인으로 인한 치간 갭(Gab)에 따른 금속성 소음인 래틀 소음(Rattle Noise)이 발생될 수 있다.
종래 기술에서는 웜샤프트와 웜휠 사이에 발생되는 래틀 소음을 개선하기 위한 안티래틀 시스템(Anti Rattle System, ARS)이 구성된다. 안티래틀 시스템은 웜샤프트를 지지하는 베어링, 베어링의 진동을 저감시키는 슬라이딩 댐퍼, 백래시 발생을 방지하기 위하여 슬라이딩 댐퍼에 예압력을 공급하는 슬라이딩핀, 슬라이딩핀에 탄성력을 제공하는 안티래틀스프링, 안티래틀스프링에 장착되는 플러그, 슬라이딩 댐퍼를 지지하는 웜샤프트 플러그를 포함하여 구성된다. 안티래틀 시스템은 메인 하우징에 슬라이딩 댐퍼, 웜샤프트 플러그를 조립하고, 슬라이딩 댐퍼에 슬라이딩 핀, 안티래틀스프링, 플러그를 적층하는 구조로 이루어진다.
웜샤프트와 웜휠이 작동됨에 따라 슬라이딩 핀과 메인 하우징 사이에 유격으로 인한 소음이 발생되고, 안티래틀스프링과 메인 하우징의 조립면 사이에 간섭에 의한 소음이 발생된다.
또한 안티래틀 시스템의 부품 수 과다에 따른 누적 공차로 안티래틀스프링의 탄성력 편차 과다 및 전동조향장치의 마찰(friction)이 증대되고, 원가 상승 및 생산성이 저하된다. 따라서 이를 개선할 필요성이 요청된다.
본 발명의 배경기술은 대한민국 공개특허공보 제10-2015-0047300(2015.05.04 공개, 발명의 명칭: 전동 조향장치의 안티 래틀 장치)에 개시되어 있다.
본 발명의 목적은 조향 조작력을 전달하는 웜샤프트와 웜휠 사이에서 발생되는 소음을 감소시키는 전동조향장치의 안티래틀장치를 제공하는 것이다.
본 발명에 따른 전동조향장치의 안티래틀장치는: 하우징; 상기 하우징 내에 장착되고, 출력 샤프트에 축결합되는 웜휠; 상기 하우징 내에 장착되고, 상기 웜휠에 치합되는 웜샤프트; 및 상기 웜샤프트에 장착되는 안티래틸부를 포함하고, 상기 안티래틀부는, 상기 웜샤프트의 일단부를 회전 가능하게 지지하는 베어링부; 상기 베어링부를 감싸고, 상기 베어링부의 진동을 저감시키는 댐퍼부; 상기 베어링부에 탄성력을 제공하는 스프링부; 및 상기 하우징에 결합되고, 상기 댐퍼부를 지지하는 웜샤프트 플러그를 포함한다.
본 발명에서 상기 스프링부는, 상기 하우징에 지지되는 스프링 지지부; 및 상기 스프링 지지부의 일측에서 연장되고, 상기 베어링부에 탄성력을 제공하는 탄성제공부를 포함한다.
본 발명에서 상기 탄성제공부는, 일측이 상기 스프링 지지부에서 연장되고, 타측이 상기 베어링부에 접촉하는 갈고리 형상으로 형성된다.
본 발명에서 상기 댐퍼부는, 상기 베어링부를 감싸는 탄성부; 및 상기 탄성부의 외측면을 감싸는 고형부를 포함한다.
본 발명에서 상기 탄성부와 상기 고형부는 이중 사출에 의해 일체로 형성된다.
본 발명에서 상기 탄성부와 상기 고형부 각각에는 상기 탄성제공부가 상기 베어링부를 향하도록 하는 댐퍼개방부가 개구되게 형성된다.
본 발명에서 상기 탄성부의 내측면에는 상기 탄성부의 원주방향을 따라 복수개가 돌출되어 상기 베어링부의 외측면과 접하는 돌기부가 형성된다.
본 발명에 따른 전동조향장치의 안티래틀장치는 웜샤프트와 웜휠 사이에서 발생되는 유격을 감소시켜 래틀 소음이 발생되는 것을 방지할 수 있다.
또한 본 발명에 따르면 웜샤프트와 웜휠 사이에 발생되는 래틀 소음을 감소시키기 위한 구성 요소 수를 절감하여 제품의 단가 및 조립 공수가 절감되어 생산성이 향상될 수 있다.
또한 본 발명에 따르면 래틀 소음을 감소시키는 부품 수가 감소되어 누적 공차로 인한 스프링부의 탄성력 편차 과다 및 마찰이 증대되는 것을 방지할 수 있다.
도 1은 본 발명의 일 실시예에 따른 전동조향장치의 안티래틀장치를 개략적으로 나타내는 사시도이다.
도 2는 본 발명의 일 실시예에 따른 전동조향장치의 안티래틀장치를 개략적으로 나타내는 단면도이다.
도 3은 도 2의 "A"를 개략적으로 나타내는 부분 확대도이다.
도 4는 본 발명의 일 실시예에 따른 스프링부와 댐퍼부의 결합 관계를 개략적으로 나타내는 사시도이다.
이하, 첨부된 도면들을 참조하여 본 발명에 따른 전동조향장치의 안티래틀장치의 일 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 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 전동조향장치의 안티래틀장치를 개략적으로 나타내는 사시도이고, 도 2는 본 발명의 일 실시예에 따른 전동조향장치의 안티래틀장치를 개략적으로 나타내는 단면도이고, 도 3은 도 2의 "A"를 개략적으로 나타내는 부분 확대도이고, 도 4는 본 발명의 일 실시예에 따른 스프링부와 댐퍼부의 결합 관계를 개략적으로 나타내는 사시도이다.
도 1 및 도 2를 참조하면, 본 발명의 일 실시예에 따른 전동조향장치의 안티래틀장치는 하우징(100), 웜휠(200), 웜샤프트(300), 및 안티래틸부(400)를 포함한다.
하우징(100)은 내부 공간에 웜휠(200), 웜샤프트(300), 안티래틸부(400)를 수용한다. 웜휠(200)은 하우징(100) 내부에 회전 가능하게 장착되고, 중심부에 출력 샤프트(50)가 축결합된다. 출력 샤프트(50)는 조향 칼럼(미도시)에 압입되고, 조향 칼럼은 조향 핸들(미도시)에 연결된다. 조향 핸들이 조작됨에 따라 조향 칼럼과 출력 샤프트(50)가 회전된다. 웜휠(200)은 출력 샤프트(50)에 축결합되어, 출력 샤프트(50)의 회전에 따라 회전된다.
웜샤프트(300)는 출력 샤프트(115)에 수직하게 배치되고, 웜휠(200)과 치합된다. 웜샤프트(300)는 웜휠(200)의 회전에 따라 축회전된다. 안티래틸부(400)는 웜샤프트(300)에 장착되고, 웜샤프트(300)와 웜휠(200) 사이에서 래틀 소음이 발생되는 것을 절감시킨다. 안티래틸부(400)는 베어링부(410), 댐퍼부(430), 스프링부(450), 웜샤프트 플러그(470)를 포함한다.
베어링부(410)는 웜샤프트(300)의 일단부(도 2 기준 우측단부)를 회전 가능하게 지지한다. 베어링부(410)는 웜샤프트(300)의 일단부와 유격을 두고 설치된다. 본 발명의 일 실시예에서 베어링부(410)는 볼베어링을 적용할 수 있다. 베어링부(410)는 웜샤프트(300)의 일단부와 유격을 두고 설치되어, 웜샤프트(300)의 일단부와 함께 기울어지거나 승강 이동될 수 있다.
댐퍼부(430)는 베어링부(410)를 감싸고, 베어링부(410)의 진동을 저감시킨다. 댐퍼부(430)는 베어링부(410)의 반경 방향 이동을 탄성적으로 지지한다. 댐퍼부(430)는 고무재, 실리콘, 플라스틱과 같은 탄성 변형 가능한 소재를 포함하여 이루어지며, 베어링부(410)와 하우징(100) 사이에 설치된다.
스프링부(450)는 하우징(100)에 지지되고, 베어링부(410)에 탄성력을 제공한다. 스프링부(450)는 베어링부(410)에 탄성력을 제공하여 웜샤프트(300)와 웜휠(200) 간에 백래시가 발생되는 것을 방지하여 래틀 소음과 웜샤프트(300)와 웜휠(200) 간의 마모를 감소시킬 수 있다. 스프링부(450)는 탄성 변형 가능한 금속 재질을 포함하여 이루어진다.
웜샤프트 플러그(470)는 하우징(100)에 결합되고, 댐퍼부(430)를 지지한다. 웜샤프트 플러그(470)의 외경은 하우징(100)의 하우징 개구부(110)의 내경의 크기와 동일하거나 조금 더 크게 형성된다. 웜샤프트 플러그(470)는 하우징 개구부(110)에 압입 또는 본딩 등의 방식으로 결합되어, 댐퍼부(430)가 하우징(100)에서 외부로 이탈되는 것을 방지한다.
도 3 및 도 4를 참조하여, 본 발명의 일 실시예에 따른 댐퍼부(430)와 스프링부(450)의 구조 및 결합관계를 설명한다.
스프링부(450)는 스프링 지지부(451)와 탄성제공부(453)를 포함한다. 스프링 지지부(451)는 하우징(100)에 지지되는 사각형의 프레임으로 형성된다. 탄성제공부(453)는 스프링 지지부(451)의 일측(도 4 기준 우측)에서 연장되고, 베어링부(410)의 외측면에 접하며, 베어링부(410)에 탄성력을 제공한다.
탄성제공부(453)는 일측(도 4 기준 상측)이 스프링 지지부(451)에서 연장되고, 타측(도 4 기준 하측)이 베어링부(410)에 접촉하는 갈고리 형상으로 형성된다. 탄성제공부(453)는 하우징(100)에 지지되는 스프링 지지부(451)에서 연장되어, 베어링부(410)에 탄성력을 제공하여 웜샤프트(300)와 웜휠(200) 간에 백래시가 발생되는 것을 방지하여 래틀 소음과 웜샤프트(300)와 웜휠(200) 간의 마모를 감소시킬 수 있다.
댐퍼부(430)는 탄성부(431)와 고형부(435)를 포함한다. 탄성부(431)는 베어링부(410)의 외측면을 감싸는 것으로, 베어링부(410)를 탄성지지하는 고무 등의 탄성 재질을 포함하여 이루어진다.
고형부(435)는 탄성부(431)의 외측면을 감싸는 것으로, 탄성부(431)를 지지할 수 있는 고형으로 이루어지면서 설정 범위 내의 탄성 변형 가능한 재질을 포함하여 이루어진다. 고형부(435)는 탄성부(431)를 지지하면서 설정 범위 내에서 탄성력을 가질 수 있도록, 탄성부(431) 보다 경도가 큰 플라스틱 등의 재질을 포함하여 이루어진다.
탄성부(431)와 고형부(435)는 이중 사출에 의해 일체로 형성된다. 탄성부(431)와 고형부(435)가 일체로 형성됨으로써, 댐퍼부(430)가 베어링부(410)에 장착되는 조립 시간이 단축될 수 있다. 또는 탄성부(431)와 고형부(435)는 각각 별물로 제작되어 결합될 수 있다.
탄성부(431)의 일면(도 4 기준 상부면)과 고형부(435)의 일면(도 4 기준 상부면) 각각에는 탄성제공부(453)가 베어링부(410)를 향하도록 하는 댐퍼개방부(434, 437)가 개구되게 형성된다.
탄성부(431)의 댐퍼개방부(434)와 고형부(435)이 댐퍼개방부(437)은 각각 동일한 방향으로 개구되게 형성된다. 탄성제공부(453)는 개구된 댐퍼개방부(434, 437)를 통해 스프링 지지부(451)에서 베어링부(410)를 향하고, 베어링부(410)에 접촉될 수 있다. 댐퍼개방부(434 ,437)는 탄성부(431)와 고형부(435) 각각에 U자형의 홈으로 형성될 수 있고, 또는 구멍 형상으로 형성될 수 있다.
탄성부(431)의 내측면에는 탄성부(431)의 원주방향을 따라 복수개가 돌출되어 베어링부(410)의 외측면과 접하는 돌기부(432)가 형성된다. 돌기부(432)는 베어링부(410)의 외측면과 접한다. 돌기부(432)는 베어링부(410)의 외측면을 압입하여 댐퍼부(430)의 탄성부(431)와 베어링부(410)의 결합을 견고하게 한다. 따라서 탄성부(431)는 베어링부(410)의 진동을 흡수 또는 저감시킨다.
본 발명의 일 실시예에 따른 전동조향장치의 안티래틀장치의 조립을 설명한다.
하우징(100)에 웜휠(200)이 회전 가능하게 장착된다. 웜휠(200)의 중심부는 출력 샤프트(50)에 축결합된다. 웜휠(200)에 웜샤프트(300)가 치합되고, 웜샤프트(300)는 웜휠(200)의 회전에 따라 축회전된다.
웜샤프트(300)의 일단부(도 2 기준 우측단부)에는 베어링부(410)가 장착된다. 베어링부(410)의 외측면에 댐퍼부(430)가 장착된다. 스프링부(450)는 스프링 지지부(451)가 하우징(100)의 상부면에 접하고, 탄성제공부(453)가 베어링부(410)의 외측면에 접촉되게 장착된다. 여기서 탄성제공부(453)은 댐퍼부(430)의 댐퍼개방부(434, 437)를 통해 베어링부(410)의 외측면에 접촉된다. 스프링부(450)는 하우징(100)에 지지되고, 베어링부(410)에 접촉되어 별도의 중간 부재 없이 베어링부(410)에 직접 탄성력을 제공할 수 있다.
웜샤프트 플러그(470)는 댐퍼부(430)의 일면(도 3 기준 우측면)을 지지하고, 하우징(100)의 하우징 개구부(110)를 폐쇄하여 댐퍼부(430)가 하우징(100)에서 이탈되는 것을 방지한다.
본 발명에 따른 전동조향장치의 안티래틀장치는 웜샤프트(300)와 웜휠(200) 사이에서 발생되는 유격을 감소시켜 래틀 소음이 발생되는 것을 방지할 수 있다.
또한 본 발명에 따르면 웜샤프트(300)와 웜휠(200) 사이에 발생되는 래틀 소음을 감소시키기 위한 구성 요소 수를 절감하여 제품의 단가 및 조립 공수가 절감되어 생산성이 향상될 수 있다.
또한 본 발명에 따르면 래틀 소음을 감소시키는 부품 수가 감소되어 누적 공차로 인한 스프링부(450)의 탄성력 편차 과다 및 마찰이 증대되는 것을 방지할 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. 따라서 본 발명의 진정한 기술적 보호범위는 아래의 청구범위에 의해서 정하여져야 할 것이다.
50: 출력 샤프트 100: 하우징
110: 하우징 개구부 200: 웜휠
300: 웜샤프트 400: 안티래틸부
410: 베어링부 430: 댐퍼부
431: 탄성부 432: 돌기부
434: 댐퍼개방부 435: 고형부
437: 댐퍼개방부 450: 스프링부
451: 스프링 지지부 453: 탄성제공부
470: 웜샤프트 플러그

Claims (7)

  1. 하우징;
    상기 하우징 내에 장착되고, 출력 샤프트에 축결합되는 웜휠;
    상기 하우징 내에 장착되고, 상기 웜휠에 치합되는 웜샤프트; 및
    상기 웜샤프트에 장착되는 안티래틸부를 포함하고,
    상기 안티래틀부는,
    상기 웜샤프트의 일단부를 회전 가능하게 지지하는 베어링부;
    상기 베어링부를 감싸고, 상기 베어링부의 진동을 저감시키는 댐퍼부;
    상기 베어링부에 탄성력을 제공하는 스프링부; 및
    상기 하우징에 결합되고, 상기 댐퍼부를 지지하는 웜샤프트 플러그를 포함하는 것을 특징으로 하는 전동조향장치의 안티래틀장치.
  2. 제1항에 있어서,
    상기 스프링부는,
    상기 하우징에 지지되는 스프링 지지부; 및
    상기 스프링 지지부의 일측에서 연장되고, 상기 베어링부에 탄성력을 제공하는 탄성제공부를 포함하는 것을 특징으로 하는 전동조향장치의 안티래틀장치.
  3. 제2항에 있어서,
    상기 탄성제공부는, 일측이 상기 스프링 지지부에서 연장되고, 타측이 상기 베어링부에 접촉하는 갈고리 형상으로 형성되는 것을 특징으로 하는 전동조향장치의 안티래틀장치.
  4. 제2항에 있어서,
    상기 댐퍼부는,
    상기 베어링부를 감싸는 탄성부; 및
    상기 탄성부의 외측면을 감싸는 고형부를 포함하는 것을 특징으로 하는 전동조향장치의 안티래틀장치.
  5. 제4항에 있어서,
    상기 탄성부와 상기 고형부는 이중 사출에 의해 일체로 형성되는 것을 특징으로 하는 전동조향장치의 안티래틀장치.
  6. 제4항에 있어서,
    상기 탄성부와 상기 고형부 각각에는 상기 탄성제공부가 상기 베어링부를 향하도록 하는 댐퍼개방부가 개구되게 형성되는 것을 특징으로 하는 전동조향장치의 안티래틀장치.
  7. 제4항에 있어서,
    상기 탄성부의 내측면에는 상기 탄성부의 원주방향을 따라 복수개가 돌출되어 상기 베어링부의 외측면과 접하는 돌기부가 형성되는 것을 특징으로 하는 전동조향장치의 안티래틀장치.
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