KR20190038133A

KR20190038133A - 전동식 동력 보조 조향장치의 감속기

Info

Publication number: KR20190038133A
Application number: KR1020170128203A
Authority: KR
Inventors: 염슬기
Original assignee: 주식회사 만도
Priority date: 2017-09-29
Filing date: 2017-09-29
Publication date: 2019-04-08
Also published as: KR102421439B1

Abstract

본 실시예들은 전동식 동력 보조 조향장치의 감속기에 관한 것으로, 본 실시예들은 외주면에 적어도 하나이상의 돌기부가 구비되어 있는 제1샤프트, 끝단부에 축방향으로 연장된 연장단부가 적어도 하나이상 구비되어 있는 제2샤프트, 중심부에 돌기부가 삽입되는 삽입홈이 구비되며 제1샤프트가 관통 결합되는 제1결합부가 구비되고 외주측에 연장단부가 안착되는 제2결합부가 형성되어 제2샤프트가 결합되는 동력전달부재를 포함하는 전동식 동력 보조 조향장치의 감속기를 제공한다.

Description

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

본 실시예들은 전동식 동력 보조 조향장치의 감속기에 관한 것이다. 더욱 상세하게는, 종래의 동력전달부재에 비하여 부피가 대폭 줄어들고 부품수 축소와 제조 공정이 줄어들게 되며, 샤프트와 동력전달부재 사이의 유격에 의한 노이즈를 없애면서 동력 전달시 진동과 소음에 의한 노이즈를 방지할 수 있게 되는 전동식 동력 보조 조향장치의 감속기에 관한 것이다.

자동차의 조향장치는 운전자가 조향 핸들을 돌려 자동차의 진행 방향을 자유로이 바꿀 수 있게 하는 장치로서, 자동차의 앞 바퀴가 선회하는 회전 중심을 임의로 변경하여 운전자가 원하는 방향으로 자동차를 진행시킬 수 있도록 보조하는 장치다. 이러한 조향장치에 있어서 운전자의 힘을 덜어주기 위해 보조 동력 기구로써 동력 보조 조향장치(Power Steering System)가 사용되는데, 이러한 동력 보조 조향장치는 크게 엔진의 힘을 이용하여 유압 펌프를 작동시켜 조향력을 보조하는 유압을 이용한 유압식 동력 보조 조향장치와 전기 모터를 이용한 전동식 동력 보조 조향장치가 있다.

유압식 동력 보조 조향장치는 조향휠의 회전을 감지하여 엔진에서 회전력을 받아 유압 펌프를 작동시키고 이 유압을 랙바 혹은 조향축에 구성된 실린더와 같은 구동부에 보내어 운전자의 조향력을 보조해 주는 구조를 가진다.

전동식 동력 보조 조향장치는 조향휠의 회전을 감지하여 랙 혹은 조향축에 설치되어 회전 운동을 도와주는 모터를 가동시켜 조향장치가 원활하게 작동되도록 하는 구조를 가지며, 전동식 동력 보조 조향장치는 크게 랙 구동형(R-EPS)과 조향축 구동형(C-EPS)이 있다.

도 1은 종래의 전동식 동력 보조 조향장치의 개략도이다.

도 1에서 도시하는 바와 같이 전동식 동력 보조 조향장치는 조향휠(101)부터 양측 바퀴(108)까지 이어지는 조향 계통(100) 및 조향 계통(100)에 조향 보조 동력을 제공하는 보조 동력 기구(120)를 포함하여 구성된다.

조향계통(100)은 일측이 조향휠(101)에 연결되어 조향휠(101)과 함께 회전하고 타측은 한 쌍의 유니버설 조인트(103)를 매개로 피니언축(104)에 연결되는 조향축(102)을 포함하여 구성된다. 또한, 피니언축(104)은 랙-피니언 기구부(105)를 통해 랙바에 연결되고 랙바의 양단은 타이로드(106)와 너클암(107)을 통해 차량의 바퀴(108)에 연결된다. 랙-피니언 기구부(105)는 피니언축(104)에 형성되어 있는 피니언 기어(111)와 랙바의 외주면일측에 형성되어 있는 랙 기어(112)가 서로 맞물려서 형성되므로 운전자가 조향휠(101)을 조작하면 조향계통(100)에서 토크가 발생하고 토크에 의해서 랙-피니언 기구부(105)와 타이로드(106)를 통하여 바퀴(108)를 조향하게 된다.

보조 동력기구(120)는 운전자가 조향휠(101)에 가하는 토크를 감지하고 감지된 토크에 비례하는 전기신호를 출력하는 토크 센서(125), 토크 센서로 부터 전해지는 전기 신호에 기초하여 제어 신호를 발생하는 전자 제어 장치(Electronic Control Unit; 123), 전자 제어 장치로부터 전해지는 신호에 기초하여 보조 동력을 발생시키는 모터(130) 및 모터에서 발생한 보조 동력을 조향축(102)에 전달하는 감속기(140)를 포함하여 구성된다.

도 2는 종래의 전동식 동력 보조 조향장치의 감속기를 나타내는 단면도이다.

도 2에서 도시하는 바와 같이 전동식 동력 보조 조향장치의 감속기는 모터(130), 구동축(205), 내측 로터(220), 외측 로터(215), 탄성체(210), 제 1 베어링(250), 웜축(235), 웜 기어(245), 제 2 베어링(270), 압축 나사(255), 압축 스프링(265) 및 기어 하우징(260)을 포함하여 구성된다.

모터(130)는 모터 하우징 외부로 연장된 구동축(205)을 가지며, 외측 로터(215)는 내부가 중공으로 일측이 구동축(215)과 연결되어 연동된다. 제 2 베어링(270)과 제 1 베어링(250)은 웜 기어(245)를 조향축에 설치된 웜휠 기어(240)쪽으로 고정한다. 압축 스프링(265)은 압축 나사(255)에 의해 웜 기어(245)를 웜휠 기어(240) 방향으로 지지하며 제 2 베어링(270)을 지지한다. 따라서, 압축 나사(255)를 죄면 압축 나사(255)가 이동하여 압축 스프링(265)이 수축하게 되며 결국, 압축 스프링(265)의 압축력으로 웜 기어(245)가 웜휠 기어(240)와 견고하게 물릴 수 있도록 한다.

웜축(235)에는 내측 로터(220)가 연결되는데, 내측 로터(220)는 일측이 구동축(205)과 연결되는 외측 로터(215)의 내부로 삽입되는 구조를 가진다.

그러나, 이러한 종래의 전동식 동력 보조 조향장치의 감속기는 내측 로터와 외측 로터가 압입되어 결합되는 구조로 되어 있어서 부피가 크고 부품수도 많아지고 제조 공정이 늘어나는 문제점이 있었다.

또한, 어느 정도 내구가 진행되거나 오프로드와 같은 도로를 주행시 큰 충격이 조향축을 타고 역입력되는 경우 접촉에 의한 진동 및 노이즈가 밸생되는 문제점이 있었다.

또한, 내측 로터와 외측 로터의 조립 공정 및 이들 사이에 그리스를 도포하는 공정이 필요하여 조립 공정이 늘어나고 원가가 높아지는 문제점이 있었다.

이에 본 실시예들은 전술한 배경에서 안출된 것으로, 종래의 동력전달부재에 비하여 부피가 대폭 줄어들고 부품수 축소와 제조 공정이 줄어들게 되며, 샤프트와 동력전달부재 사이의 유격에 의한 노이즈를 없애면서 동력 전달시 진동과 소음에 의한 노이즈를 방지할 수 있게 되는 전동식 동력 보조 조향장치의 감속기를 제공하는 데에 그 목적이 있다.

또한, 본 실시예들의 목적은 여기에 제한되지 않으며, 언급되지 않은 또 다른 목적들은 아래의 기재로부터 통상의 기술자에게 명확하게 이해될 수 있을 것이다.

이러한 목적을 달성하기 위하여 본 실시예들은 외주면에 적어도 하나이상의 돌기부가 구비되어 있는 제1샤프트, 끝단부에 축방향으로 연장된 연장단부가 적어도 하나이상 구비되어 있는 제2샤프트, 중심부에 돌기부가 삽입되는 삽입홈이 구비되며 제1샤프트가 관통 결합되는 제1결합부가 구비되고 외주측에 연장단부가 안착되는 제2결합부가 형성되어 제2샤프트가 결합되는 동력전달부재를 포함하는 전동식 동력 보조 조향장치의 감속기를 제공한다.

이와 같은 구조와 형상을 갖는 본 실시예들에 의하면, 종래에 내측 로터와 외측 로터가 압입되며 결합되는 구조에 비해 부피가 대폭 줄어들고 부품수 축소와 제조 공정이 줄어들게 되는 효과가 있게 된다.

또한, 본 실시예들에 의하면 종래의 동력전달부재에 비하여 샤프트와 동력전달부재 사이의 유격에 의한 노이즈를 없앨 수 있게 되고, 두개의 축이 결합되는 부위에서 동력의 전달시 진동과 소음에 의한 노이즈를 방지할 수 있게 되는 효과가 있게 된다.

도 1은 종래의 전동식 동력 보조 조향장치의 개략도,
도 2는 종래의 전동식 동력 보조 조향장치의 감속기를 나타내는 단면도,
도 3은 본 실시예들에 의한 전동식 동력 보조 조향장치의 감속기를 나타내는 분해사시도,
도 4는 본 실시예들에 의한 전동식 동력 보조 조향장치의 감속기 중 일부를 나타내는 사시도,
도 5와 도 6은 본 실시예들에 의한 전동식 동력 보조 조향장치의 감속기를 나타내는 단면도이다.

이하, 본 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 실시예들을 설명함에 있어, 관련된 공지 구성 또는 기능에 대한 구체적인 설명이 본 실시예들의 요지를 흐릴 수 있다고 판단되는 경우에는 그 상세한 설명은 생략한다.

또한, 본 실시예들의 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 실시예들에 의한 전동식 동력 보조 조향장치의 감속기를 나타내는 분해사시도, 도 4는 본 실시예들에 의한 전동식 동력 보조 조향장치의 감속기 중 일부를 나타내는 사시도, 도 5와 도 6은 본 실시예들에 의한 전동식 동력 보조 조향장치의 감속기를 나타내는 단면도이다.

이들 도면에 도시된 바와 같이 본 실시예들에 의한 전동식 동력 보조 조향장치의 감속기는, 외주면에 적어도 하나이상의 돌기부(311)가 구비되어 있는 제1샤프트(310), 끝단부에 축방향으로 연장된 연장단부(321)가 적어도 하나이상 구비되어 있는 제2샤프트(320), 중심부에 돌기부(311)가 삽입되는 삽입홈(333)이 구비되며 제1샤프트(310)가 관통 결합되는 제1결합부(335)가 구비되고 외주측에 연장단부(321)가 안착되는 제2결합부(331)가 형성되어 제2샤프트(320)가 결합되는 동력전달부재(330)를 포함한다.

동력전달부재(330)는 모터(130), 펌프 등의 동력원과 연결되어 회전하는 제1샤프트(310)와 동축상에 연결되어 동력원으로부터 제2샤프트(320)로 구동력을 전달하는데, 본 실시예들의 상세한 설명에서는 제1샤프트(310)는 모터축, 제2샤프트(320)는 웜축으로 이루어진 전동식 동력 보조 조향장치의 감속기를 일례로 설명하기로 한다.

그리고, 이 경우에 동력전달부재(330)는 전동식 동력 보조 조향장치의 보조 동력을 발생시키는 모터축과 웜축을 연결하여 모터에서 발생된 보조 동력을 웜휠과 결합되어 있는 조향축에 전달하여 줌으로써 운전자의 조향력을 보조하는 동력 연결 장치로 이용된다.

이러한 동력전달부재(330)는 제1샤프트(310)과 제2샤프트(320)를 동축상으로 연결하며 동력을 전달할 수 있도록, 중심부와 외주면에 각각 제1샤프트(310)와 제2샤프트(320)가 내측과 외측으로 중첩되며 결합되어 있다.

제1샤프트(310)는 외주면에 적어도 하나이상의 돌기부(311)가 구비되어 있고 제2샤프트(320)는 끝단부에 축방향으로 연장된 연장단부(321)가 적어도 하나이상 구비되어 있어서 동력전달부재(330)와 결합된다.

동력전달부재(330)는 중심부에 제1샤프트(310)가 관통 결합되는 제1결합부(335)가 구비되어 있으며 제1결합부(335)의 내주면에는 제1샤프트(310)의 돌기부(311)가 삽입되는 삽입홈(333)이 구비되어 있다.

그리고, 동력전달부재(330)의 외주측에는 제2샤프트(320)의 연장단부(321)가 안착되는 제2결합부(331)가 형성되어 제2샤프트(320)가 동력전달부재(330)의 외주측에 결합된다.

따라서, 종래에 내측 로터와 외측 로터가 압입되며 결합되는 구조에 비해 부피가 대폭 줄어들고 부품수 축소와 제조 공정이 줄어들게 된다.

또한, 돌기부(311)가 둘이상 구비되는 경우 돌기부(311)와 삽입홈(333)은 제1샤프트(310)의 원주방향으로 동일한 간격으로 이격되어 배치됨으로써 동력전달시 회전할 때 어느 한쪽으로 치우치지 않고 균일하게 회전할 수 있게 되어 있다.

그리고, 제2샤프트(320)의 연장단부(321)는 제1샤프트(310)의 돌기부(311)와 동일한 갯수로 구비될 수 있으며 여기서 연장단부(321)의 위치는 돌기부(311)의 원주방향 사이에 배치되도록 형성된다.

또한, 제2샤프트(320)의 연장단부(321)는 원주방향의 양측으로 돌기부(311)와 동일한 간격으로 배치되어 동력전달시 균일하게 회전하중이 걸리면서 진동을 최소화 할 수 있게 되어 있다.

이러한 동력전달부재(330)는 중심부에 형성되는 댐핑부재(337)와 댐핑부재(337)의 양측단에 각각 구비되는 지지부재(339a, 339b)를 포함할 수 있다.

댐핑부재(337)는 중심부와 외주면에 각각 제1결합부(335)와 제2결합부(331)가 구비되며 탄성재질로 형성되어 동력전달시 제1샤프트(310)와 제2샤프트(320)로의 소음과 진동을 흡수하게 된다.

여기서, 댐핑부재(337)는 탄성력과 함께 내후성과 신축성 등을 구비하도록 NR(Natural Rubber), NBR(Nitrile Butadiene Rubber), CR(Chloroprene Rubber), EPDM(Ethylene Propylene Terpolymer), FPM(Fluoro Rubber), SBR(Styrene Butadine Rubber), CSM(Chlorosulphonated Polyethylene), 우레탄, 실리콘 등과 같은 재질로 형성되어 소음과 진동을 흡수하는 댐핑 역할을 하게 된다.

댐핑부재(337)의 축방향 양측단에 구비되는 지지부재(339a, 339b)는 댐핑부재(337)의 강도보다 큰 플라스틱수지나 금속 재질로 형성되어 제1샤프트(310)와 제2샤프트(320)의 동력전달시 회전 토크를 전달하게 된다.

이러한 지지부재(339a, 339b)는 댐핑부재(337)와 일체로 형성되거나, 댐핑부재(337)의 양측면에 결합홈(332)이 형성되어 댐핑부재(337)의 결합홈(332)에 압입 결합될 수 있으며 경우에 따라서는 댐핑부재(337)와 본딩 또는 가류접착될 수도 있다.

또한, 지지부재(339a, 339b)의 내주면에는 경방향 내측으로 돌출된 지지돌기(338)가 구비되어 있으며, 지지돌기(338)의 위치는 삽입홈(333)의 원주방향 사이에 배치되어 제1샤프트(310)의 회전시 헛돌거나 분리되는 것을 방지하게 되어 있다.

즉, 동력전달부재(330)의 외주측에는 제2샤프트(320)의 연장단부(321)가 댐핑부재(337)의 외주면에서 함몰되어 있는 제2결합부(331)에 결합되어 있어서 회전시 헛돌거나 분리되지 않게 되어 있다.

그리고, 동력전달부재(330)의 중심부에는 삽입홈(333)에 돌기부(311)가 결합됨과 동시에 삽입홈(333)의 사이에 배치되는 지지돌기(338)가 지지홈(334)에 결합되어 있어서, 모터(130)로부터 전달되는 강한 회전력에도 제1샤프트(310)가 헛돌거나 분리되는 것을 방지하게 된다.

따라서, 모터(130)의 정회전과 역회전이 반복되는 전동식 동력 보조 조향장치에서도 토크의 전달이 확실하게 이루어짐과 동시에 제1샤프트(310)와 제2샤프트(320)기 댐핑부재(337)에만 접촉을 유지하게 되어 소음과 진동을 보다 효율적으로 흡수할 수 있게 된다.

여기서, 댐핑부재(337)의 눌림량은 대략 외력이 작용하지 않을 경우 최대 10 ~ 15 % 가 되게끔 형성되며, 전달되는 구동력의 크기에 따라서 변경될 수 있다.

그리고, 조립시 댐핑부재(337)가 돌기부(311)와 연장단부(321)에 의해 탄성 변형이 이루어지면서 압착되며 결합된다.

다만, 본 실시예들의 설명에 있어서, 동력전달부재(330)의 중심부에 제1샤프트(310)가 결합되고 외주측에 제2샤프트(320)가 결합되는 것으로 설명하였으나 이는 일예로 설명하기 위한 것으로, 반드시 이에 한정되는 것은 아니며 동력전달부재(330)의 외주측에 제1샤프트(310)가 결합되도록 연장단부(321)가 구비되고 제2샤프트(320)의 외주면에 돌기부(311)가 결합되어 결합될 수도 있음을 밝혀둔다.

이상에서, 본 실시예들을 구성하는 모든 구성 요소들이 하나로 결합되거나 결합되어 동작하는 것으로 설명되었다고 해서, 본 실시예들이 반드시 이러한 실시예에 한정되는 것은 아니다. 즉, 본 실시예들의 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 실시예들이 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 실시예들에서 명백하게 정의하지 않는 한, 이상적이거나 과도하게 형식적인 의미로 해석되지 않는다.

이상의 설명은 본 실시예들의 기술 사상을 예시적으로 설명한 것에 불과한 것으로서, 본 실시예들이 속하는 기술 분야에서 통상의 지식을 가진 자라면 본 실시예들의 본질적인 특성에서 벗어나지 않는 범위에서 다양한 수정 및 변형이 가능할 것이다. 따라서, 본 실시예들에 개시된 실시예들은 본 실시예들의 기술 사상을 한정하기 위한 것이 아니라 설명하기 위한 것이고, 이러한 실시예에 의하여 본 실시예들의 기술 사상의 범위가 한정되는 것은 아니다. 본 실시예들의 보호 범위는 아래의 청구범위에 의하여 해석되어야 하며, 그와 동등한 범위 내에 있는 모든 기술 사상은 본 실시예들의 권리범위에 포함되는 것으로 해석되어야 할 것이다.

130: 모터 310: 제1샤프트
311: 돌기부 320: 제2샤프트
321: 연장단부 330: 동력전달부재
331: 제2결합부 333: 삽입홈
337: 댐핑부재 339a,339b: 지지부재

Claims

외주면에 적어도 하나이상의 돌기부가 구비되어 있는 제1샤프트;
끝단부에 축방향으로 연장된 연장단부가 적어도 하나이상 구비되어 있는 제2샤프트;
중심부에 상기 돌기부가 삽입되는 삽입홈이 구비되며 상기 제1샤프트가 관통 결합되는 제1결합부가 구비되고 외주측에 상기 연장단부가 안착되는 제2결합부가 형성되어 상기 제2샤프트가 결합되는 동력전달부재;
를 포함하는 전동식 동력 보조 조향장치의 감속기.
제 1 항에 있어서,
상기 돌기부가 둘이상 구비되는 경우 상기 돌기부와 삽입홈은 상기 제1샤프트의 원주방향으로 이격되어 배치되는 것을 특징으로 하는 전동식 동력 보조 조향장치의 감속기.
제 2 항에 있어서,
상기 연장단부가 둘이상 구비되는 경우 상기 연장단부는 상기 돌기부의 원주방향 사이에 배치되는 것을 특징으로 하는 전동식 동력 보조 조향장치의 감속기.
제 2 항 또는 제 3 항에 있어서,
상기 돌기부와 삽입홈은 상기 제1샤프트의 원주방향으로 동일한 간격으로 배치되고, 상기 연장단부는 원주방향의 양측으로 상기 돌기부와 동일한 간격으로 배치되는 것을 특징으로 하는 전동식 동력 보조 조향장치의 감속기.
제 2 항 또는 제 3 항에 있어서,
상기 동력전달부재는,
중심부와 외주면에 각각 상기 제1결합부와 제2결합부가 구비되며 탄성재질로 형성되는 댐핑부재;
상기 댐핑부재의 축방향 양측단에 구비되며 상기 댐핑부재의 강도보다 큰 재질로 형성되는 지지부재;
를 포함하는 전동식 동력 보조 조향장치의 감속기.
제 5 항에 있어서,
상기 지지부재는 상기 댐핑부재와 일체로 형성되거나, 상기 댐핑부재의 양측면에 결합홈이 형성되어 상기 결합홈에 압입 결합되는 것을 특징으로 하는 전동식 동력 보조 조향장치의 감속기.
제 6 항에 있어서,
상기 지지부재는 내주면에 경방향 내측으로 돌출된 지지돌기가 구비되어 있는 것을 특징으로 하는 전동식 동력 보조 조향장치의 감속기.
제 7 항에 있어서,
상기 지지돌기는 상기 삽입홈의 원주방향 사이에 배치되는 것을 특징으로 하는 전동식 동력 보조 조향장치의 감속기.