KR20190012469A - 전동식 동력 보조 조향장치의 감속기 - Google Patents

Abstract

본 발명의 일 실시예는, 외주면에 웜이 형성된 웜축; 상기 웜축과 치합되며, 중앙에 조향축이 결합되는 웜휠; 상기 웜축의 단부가 결합되는 홀더캡; 상기 홀더캡의 내부에 설치되며, 조향축이 결합되도록 축공이 형성된 홀더; 상기 홀더의 일측에 구비되어 홀더를 웜휠 측으로 가압하는 탄성부재; 상기 홀더의 양 측면에 구비되는 제1자성체; 상기 각각의 제1자성체와 대응되는 위치에 각각의 제1자성체와 이격되도록 상기 홀더캡의 내측면에 구비되는 제2자성체;를 포함하는 것을 특징으로 하는 전동식 동력 보조 조향장치의 감속기를 제공한다.

Description

전동식 동력 보조 조향장치의 감속기{Reducer of Electronic Power Steering Apparatus}

본 발명은 자동차의 조향 장치에 관한 것으로, 더욱 상세하게는 운전자의 조향휠 조작력을 정확하게 보조할 수 있는 전동식 동력 보조 조향장치의 감속기에 관한 것이다.

도 1은 일반적인 전동식 동력 보조 조향장치의 구성도이다.

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.

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 단면도이다.

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)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 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.

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.

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.

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 웜과 웜휠의 마모에 의해 유격이 발생하고, 유격이 발생한 부분에서 노이즈가 발생하는 문제점이 있었다.

또한, 노면으로부터 바퀴와 조향축을 타고 전달되는 충격음과 웜과 웜휠의 백래쉬로 인한 노이즈가 발생하는 문제점이 있었다.

따라서, 이와 같은 문제점들로 인해 운전자의 조향휠 조작력을 보조하는 조향 보조력을 정확하게 제공할 수 없게 되는 문제점도 있었다.

한국공개특허 10-2014-0145347

본 발명은 운전자의 조향휠 조작력을 정확하게 보조할 수 있는 전동식 동력 보조 조향장치의 감속기를 제공한다.

본 발명의 목적은 전술한 바에 제한되지 않으며, 언급되지 않은 본 발명의 다른 목적 및 장점들은 하기의 설명에 의해서 이해될 수 있다.

본 발명의 실시예에 의한 전동식 동력 보조 조향장치의 감속기는, 외주면에 웜이 형성된 웜축; 상기 웜축과 치합되며, 중앙에 조향축이 결합되는 웜휠; 상기 웜축의 단부가 결합되는 홀더캡; 상기 홀더캡의 내부에 설치되며, 조향축이 결합되도록 축공이 형성된 홀더; 상기 홀더의 일측에 구비되어 홀더를 웜휠 측으로 가압하는 탄성부재; 상기 홀더의 양 측면에 구비되는 제1자성체; 상기 각각의 제1자성체와 대응되는 위치에 각각의 제1자성체와 이격되도록 상기 홀더캡의 내측면에 구비되는 제2자성체;를 포함할 수 있다.

본 발명의 실시예에 있어서, 상기 홀더캡의 내측면에는 탄성부재가 안착되는 지지홈이 형성되고, 상기 홀더의 외측면에는 탄성부재를 지지하는 지지돌기가 형성될 수 있다.

본 발명의 실시예에 있어서, 상기 제1자성체와 제2자성체는 서로 동일한 극성을 갖도록 배치될 수 있다.

본 발명의 실시예에 있어서, 상기 제1자성체와 제2자성체는 서로 반대의 극성을 갖도록 배치될 수 있다.

본 발명의 실시예에 따르면, 홀더의 양측면과 이에 대응되는 홀더캡의 내측면에 각각 제1자성체 및 제2자성체를 배치함으로써, 웜과 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 있다.

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.

도 1은 일반적인 전동식 동력 보조 조향장치의 구성도이다.
도 2는 종래 기술에 의한 전동식 동력 보조 조향장치의 감속기를 나타낸 단면도이다.
도 3은 본 발명에 의한 전동식 동력 보조 조향장치의 감속기를 나타낸 분해 사시도이다.
도 4는 본 발명에 의한 전동식 동력 보조 조향장치의 감속기를 나타낸 단면도이다.
도 5는 본 발명에 의한 전동식 동력 보조 조향장치의 감속기의 구성 요소 중 홀더와 홀더캡의 일예를 나타낸 단면도이다.
도 6은 본 발명의 일 실시예에 의한 전동식 동력 보조 조향장치의 감속기의 구성 요소 중 홀더와 홀더캡의 다른 예를 나타낸 단면도이다.

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.

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.

이하 첨부된 도면을 참고하여 본 발명의 실시예를 상세히 설명하기로 한다.

도 3은 본 발명의 일 실시예에 의한 전동식 동력 보조 조향장치의 감속기를 나타낸 분해 사시도이고, 도 4는 본 발명의 일 실시예에 의한 전동식 동력 보조 조향장치의 감속기를 나타낸 단면도이다.

도 3 내지 도 4를 참고하면, 본 발명의 일 실시예에 의한 전동식 동력 보조 조향장치의 감속기는, 웜축 베어링(257), 홀더캡(310), 홀더(320), 탄성부재(330), 제1자성체(340) 및 제2자성체(350)를 포함한다.

웜축 베어링(257)은 웜축(254)의 일단 즉, 모터축 결합 부위의 반대쪽 단부에 결합된다.

홀더(320)와, 탄성부재(330) 및 댐퍼는 홀더캡(310)의 내부에 구비되며, 홀더캡은 기어 하우징(260)에 결합된다.

홀더캡(310)은 내측면에 홀더(320)가 압입 결합되도록 홀더홈(315)이 구비된다. 홀더캡(310)은 웜축의 단부가 결합되는 일측은 개방되고 타측은 폐쇄된 원통체로 이루어지며, 홀더가 삽입된 상태에서 기어 하우징(260)의 내측 단부에 결합된다. 홀더캡(310)에는 탄성부재의 상단이 삽입 안착되는 탄성부재 지지홈이 형성될 수 있다.

홀더(320)는 웜축(254)의 단부에 결합되도록 중심부에 결합홀(325)이 형성된다. 홀더(320)의 상면에는 탄성부재(330)를 안정적으로 지지하기 위한 돌기부(321)가 상측 방향으로 돌출 형성된다.

탄성부재(330)는 홀더캡(310)의 웜휠(156) 반대 방향 내주면과 홀더(320)의 사이에 결합되어 웜축(254) 단부가 결합된 홀더(320)를 웜휠(156) 방향으로 탄력 지지함으로써 웜(152)과 웜휠(156)의 마모에 의한 유격을 보상한다. 여기서 탄성부재(330)는 일반적인 원형 코일 스프링 또는 코일의 중심 형상이 슬롯 또는 타원 형상으로 형성되는 이형 코일 스프링으로 형성될 수 있다. 이형 코일 스프링은 하중과 변위가 비선형적으로 변하게 되어 동일한 하중이 작용되어도 변위가 커지게 되고, 동일한 하중이 작용했을 때 일반적인 원형 코일 스프링에 비해 변위가 커져서 그 만큼 하중을 흡수하는 범위가 넓어지게 된다.

제1자성체(340) 및 제2자성체(350)는 각각 홀더(320)의 양측 및 홀더캡의 내측면에 구비되어 홀더캡(310) 내부에서 홀더(320)의 유동시 홀더(320)와 홀더캡(310) 간에 접촉이 일어나는 것을 방지해 준다. 즉, 홀더캡(310) 내부에 형성된 공간부(315)에 홀더(320)가 결합시 홀더(320)의 양측에 구비된 제1자성체(340) 및 제2자성체(350)가 상호 간의 간섭을 방지해 줌으로써 노이즈 발생을 최소화할 수 있다.

이때, 제1자성체(340)는 홀더(320)의 양 측면에 구비되고, 제2자성체(350)는 각각의 제1자성체(340)와 대응되는 위치에 각각의 제1자성체(340)와 이격되도록 홀더캡(310)의 내측면에 구비될 수 있다.

도 5를 참고하면, 제1자성체(340)와 제2자성체(350)는 서로 동일 극성을 갖도록 배치될 수 있다. 이 경우 홀더(320)의 양측에서 홀더캡(310)에 대해 동일한 척력을 발생하여 홀더(320)가 홀더캡(310)의 중앙에 유지되도록 할 수 있다.

도 6을 참고하면, 제1자성체(341)와 제2자성체(351)는 서로 반대 극성을 갖도록 배치될 수도 있다. 이 경우 홀더(320)의 양측에서 홀더캡(310)에 대해 발생하는 동일한 인력에 의해 홀더(320)가 홀더캡(350)의 중앙에 유지되도록 할 수 있다.

이와 같이 구성된 전동식 동력 보조 조향장치의 감속기의 작용을 설명하면 다음과 같다.

도 3 내지 도 6을 참고하면, 감속기는 모터(146)의 구동력에 의해 웜(152)과 웜휠(156)이 연동되면서 조향축(106)을 회전시켜 운전자의 조향력을 보조하게 되는데, 모터(146)의 구동시 모터(146)의 축과 연동되는 웜축(254)의 양단에 웜축 베어링(257)이 체결되어 웜축(254)의 회전을 지지하며, 조향축(106)과 연동되는 웜휠(156)과 웜(152)은 기어 하우징(260)에 내장된다.

한편, 모터(146)의 반대 방향에는 내륜(도 2의 280 참조)과 외륜(도 2의 270 참조) 사이에 볼(도 2의 258 참조)이 결합되어 있는 웜축 베어링(257)이 기어 하우징(260)의 끝단부에서 웜축(254)의 회전을 지지하게 되는데, 웜축 베어링(257)의 외륜에는 홀더캡(310)이 결합되며, 홀더캡(310)의 내부에는 웜축(254)의 단부에 결합된 홀더(320)가 탄성부재(330)에 의해 웜축(254)을 웜휠(156) 방향으로 밀면서 유격을 보상하게 된다.

홀더(320)는 웜축(254)의 단부에 결합되도록 중심부에 결합홀(325)이 형성된 블록 형상으로 형성되고, 홀더캡(310)은 내측면에 홀더(320)가 압입 결합되는 공간부(315)가 구비된 일측이 막힌 중공 형상으로 형성되며, 홀더캡(310)의 내측에 홀더(320)와 자성체(340)(350)가 구비되어 기어 하우징(260)의 내측 단부에 결합된다.

웜축(254)의 회전 내구가 진행되면 웜(152)과 웜휠(156)의 마모로 인한 유격으로 노이즈와 백래쉬가 발생하게 되고, 주행 중 노면으로부터 조향축(106)을 타고 충격이 전달되는데, 웜축(254)의 모터축 결합 부위의 반대쪽에는 웜축(254)을 웜휠(156) 쪽으로 밀며 지지하는 탄성부재(330)가 구비되고, 홀더(320)의 양측에는 자성체(340)(350)가 구비되어 홀더(320)와 홀더캡(310) 간의 접촉을 방지하므로 상술한 노이즈와 백래쉬, 충격음을 감소시킬 수 있다.

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.

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.

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.

146; 모터 254; 웜축
152; 웜 156; 웜휠
257; 웜축 베어링 310; 홀더캡
320; 홀더 330; 탄성부재
340, 341; 제1자성체 350, 351; 제2자성체

Claims (4)

1. 외주면에 웜이 형성된 웜축;
   상기 웜축과 치합되며, 중앙에 조향축이 결합되는 웜휠;
   상기 웜축의 단부가 결합되는 홀더캡;
   상기 홀더캡의 내부에 설치되며, 조향축이 결합되도록 축공이 형성된 홀더;
   상기 홀더의 일측에 구비되어 홀더를 웜휠 측으로 가압하는 탄성부재;
   상기 홀더의 양 측면에 구비되는 제1자성체;
   상기 각각의 제1자성체와 대응되는 위치에 각각의 제1자성체와 이격되도록 상기 홀더캡의 내측면에 구비되는 제2자성체;
   를 포함하는 것을 특징으로 하는 전동식 동력 보조 조향장치의 감속기.
   
2. 제1항에 있어서,
   상기 홀더캡의 내측면에는 탄성부재가 안착되는 지지홈이 형성되고, 상기 홀더의 외측면에는 탄성부재를 지지하는 지지돌기가 형성되는 것을 특징으로 하는 전동식 동력 보조 조향장치의 감속기.
   
3. 제1항에 있어서,
   상기 제1자성체와 제2자성체는 서로 동일한 극성을 갖는 것을 특징으로 하는 전동식 동력 보조 조향장치의 감속기.
   
4. 제1항에 있어서,
   상기 제1자성체와 제2자성체는 서로 반대의 극성을 갖는 것을 특징으로 하는 전동식 동력 보조 조향장치의 감속기.

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