KR20190137378A

KR20190137378A - 전동식 조향 시스템의 웜샤프트 구조체

Info

Publication number: KR20190137378A
Application number: KR1020180063480A
Authority: KR
Inventors: 박정석
Original assignee: 주식회사 우진산전
Priority date: 2018-06-01
Filing date: 2018-06-01
Publication date: 2019-12-11

Abstract

외주면에 웜휠과 기어 맞물림 결합되는 기어부가 마련된 웜샤프트, 상기 웜샤프트의 단부에 배치되는 볼베어링, 중공이 형성되어 상기 볼베어링의 외측을 감싸도록 결합되고 외주면에 볼부재의 수용이 가능하도록 수용공이 천공되는 베어링 홀더, 상기 베어링 홀더의 외주면 둘레를 감싸도록 결합되어 상기 볼부재를 결속시키기 위한 탄성부재 및 상기 웜샤프트의 축방향 변위시 상기 볼베어링의 이동과 간섭되어 완충시키는 댐핑수단이 구비된 전동식 조향 시스템의 웜샤프트 구조체를 제공한다.

Description

전동식 조향 시스템의 웜샤프트 구조체{Structure of worm shaft for motor driven power steering system}

본 발명은 전동식 조향 시스템 장치의 웜샤프트 구조체에 관한 것으로, 특히 웜샤프트의 단부에 형성된 베어링 홀더에 볼부재와 탄성 부재를 구비하여 유격을 보상하여 진동을 감소시키는 전동시 조향 시스템장치의 웜샤프트 구조체에 관한 것이다.

전동식 조향 시스템 장치는, 차속센서 및 조향토크센서 등에서 감지한 차량의 운행조건에 따라 모터를 구동시켜 저속 운행시에 가볍고 편안한 조향감을 부여하고, 고속 운행시에는 무거운 조향감과 더불어 양호한 방향 안정성을 부여하여 운전자에게 최적의 조향 조건을 제공한다.

상기 전동식 조향 시스템 장치 중 상기 랙 타입(R-EPS) 스티어링 장치는, 랙 하우징 일측에 둔각 또는 예각의 기울기를 지니며 설치된 전동 모터의 피니언 기어가 랙바 일측 외주부를 지지하고 있는 볼 너트의 종동기어와 치합된 상태에서 전동모터의 구동력에 의해 볼 너트를 회전시키게 되고, 이 회전력에 의해 랙바를 좌,우 슬라이딩 시킴으로써, 핸들 조타에 따른 조력(助力)이 발생되도록 하는 것이다.

이러한 웜과 원기어의 각각의 맞물림에 있어서, 가공상의 불균일에 기인하는 백래시가 종종 발생한다.

이에 대한 대책으로, 기어의 정밀도를 높여 백래시를 감소시키거나 웜과 축받침용 베어링 사이에 탄성체 등을 설치하여 진동을 흡수하는 방법을 사용한다.

그런데, 기존 웜샤프트는 단부를 지지하는 베어링 홀더에 볼부재와 탄성부재가 구비되어 있으나, 웜샤프트에 변위가 발생할 경우 볼부재가 홀더의 내측면과 접촉되면서 진동을 발생시키는 단점을 갖는다.

한국 등록특허공보 제10-1204306호 한국 공개특허공보 제10-2013-0071257호

본 발명은 상기와 같은 문제점을 해결하기 위해 안출된 것으로, 웜샤프트의 수직방향 변위를 보상할 수 있는 베어링 홀더를 배치시키고, 베어링 홀더의 내측에 댐퍼부재를 배치시킴으로써, 웜샤프트의 축 방향 변위 발생시 충격을 흡수하도록 그 구조가 개선된 전동식 조향 시스템 장치의 웜샤프트 구조체를 제공하고자 한다.

상기한 바와 같은 기술적 과제를 달성하기 위해 본 발명은, 외주면에 웜휠과 기어 맞물림 결합되는 기어부가 마련된 웜샤프트, 상기 웜샤프트의 단부에 배치되는 볼베어링, 중공이 형성되어 상기 볼베어링의 외측을 감싸도록 결합되고 외주면에 볼부재의 수용이 가능하도록 수용공이 천공되는 베어링 홀더, 상기 베어링 홀더의 외주면 둘레를 감싸도록 결합되어 상기 볼부재를 결속시키기 위한 탄성부재 및 상기 웜샤프트의 축방향 변위시 상기 볼베어링의 이동과 간섭되어 완충시키는 댐핑수단이 구비된 전동식 조향 시스템의 웜샤프트 구조체를 제공한다.

본 발명에 따른 웜샤프트 구조체는 제1볼베어링의 외부에 댐핑수단이 구비된 베어링 홀더를 결합시킴으로써, 웜샤프트의 유격 발생시 수직방향 및 축방향 변위에 대한 이동거리를 제한하고 진동을 저감시키는 효과가 있다.

도 1은 본 발명에 따른 웜샤프트의 분해사시도이다.

이하에서는 본 발명의 실시예에 관하여 첨부도면을 참조하여 상세하게 설명하기로 한다. 다만, 이하에서 설명되는 실시예는 본 발명이 속하는 기술분야에서 통상의 지식을 가진 자가 발명을 쉽게 실시할 수 있을 정도로 상세하게 설명한 것에 불과하며, 이로 인해 본 발명의 보호범위가 한정되는 것을 의미하지는 않는다.

본 발명은 외주면에 웜휠과 기어 맞물림 결합되는 기어부가 마련된 웜샤프트, 상기 웜샤프트의 단부에 배치되는 볼베어링, 중공이 형성되어 상기 볼베어링의 외측을 감싸도록 결합되고 외주면에 볼부재의 수용이 가능하도록 수용공이 천공되는 베어링 홀더, 상기 베어링 홀더의 외주면 둘레를 감싸도록 결합되어 상기 볼부재를 결속시키기 위한 탄성부재, 및 상기 웜샤프트의 축방향 변위시 상기 볼베어링의 이동과 간섭되어 완충시키는 댐핑수단이 구비된 전동식 조향 시스템의 웜샤프트 구조체를 제공한다.

더 상세히 설명하면, 볼베어링은 웜샤프트(200)의 좌측 단부에 결합되는 제1볼베어링(310)과 우측 단부에 결합되는 제2볼베어링(320)으로 구성되며, 웜샤프트(200)의 회전을 지지하게 된다.

베어링 홀더(400)는 내부에 일측과 타측이 개구된 중공(405)이 형성되고, 외주면에 오목한 둘레홈(410)이 형성된 구조를 갖는다.

베어링 홀더(400)는 중공(405) 내부에 제1볼베어링(310)이 결합된 웜샤프트(200)의 단부가 진입되어 수용된다.

또한, 베어링 홀더(400)는 둘레홈(410)의 바닥에 볼부재(510)가 수용되도록 수용공(415)이 천공 형성된 구조를 갖는다.

볼부재(510)는 외주면 일부가 둘레홈(410)의 외측으로 돌출되고 나머지 일부가 베어링 홀더(400)의 중공(405) 내측으로 돌출되도록 수용공(415) 내에 수용된다.

또, 베어링 홀더(400)는 둘레홈(410)의 외측에 고리 형태의 탄성부재(520)가 감싸도록 결합되어 수용공(415) 내에 수용된 볼부재(510)의 외부 이탈을 방지하도록 구속하는 기능을 수행하게 된다.

본 발명의 댐핑수단(600)은 상기 베어링 홀더(400)의 중공(405) 내주면 둘레에 오목한 형태로 형성되는 결합홈(610)과, 상기 결합홈(610) 내에 끼움 결합되는 댐퍼부재(620)를 구비한다.

결합홈(610)은 수직 내경 부위가 수평 내경 부위보다 더 크게 형성된 타원 형태로 오목한 홈 형태로 형성된다.

그리고, 댐퍼부재(620)는 중앙에 통공이 형성되고, 상기 통공의 수직 내경 부위가 수평 내경 부위보다 더 크게 형성된 타원형의 O 링 형태로 구성되며, 외부 하중이 전달됨에 따라 탄성 변형되고 자체 탄성력에 의해 복원 가능한 소재로 구성된다.

또한, 댐퍼부재(620)는 일예로 고무 소재를 채용할 수 있으며, 외주면 테두리 부위가 결합홈(610) 내에 수용되도록 결합되고 내주면 테두리 부위가 웜샤프트(200)의 축방향 변위시 제1볼베어링(310)의 단부와 간섭되는 구조를 갖는다.

이러한 구성을 갖는 본 발명은 웜샤프트(200)의 좌측 단부에 제1볼베어링(310)을 결합시키고, 웜샤프트(200)의 우측 단부에 제2볼베어링(320)을 결합시킨다.

이후에, 웜샤프트(200)의 일단부에 결합된 제1볼베어링(310)을 베어링 홀더(400)의 중공(405) 내부로 진입시킨다.

웜샤프트(200)에 변위가 발생되지 않는 중립상태에서는 도 4 및 도 5에 도시된 바와 같이, 제1볼베어링(310)이 결합된 웜샤프트(200)의 좌측 단부가 베어링 홀더(400)의 중공(405) 내에 진입되고, 이때 제1볼베어링(310)의 외주면은 볼부재(510)와 접촉되고 결합홈(610)에 결합된 댐퍼부재(620)와는 접촉되지 않는 상태를 유지하게 된다.

상기한 볼부재(510)는 수용공(415) 내에 수용되고 제1볼베어링(310)의 외주면과 접촉된 상태에서 고리 형태의 탄성부재(520)에 의해 외부 이탈이 방지되도록 구속된 상태이므로, 웜휠(100)과 웜샤프트(200)의 회전 동작시 발생되는 수직방향 높이 변위에 대한 저항력을 제공함과 아울러, 웜샤프트(200)의 수직 방향 유격을 보상하게 된다.

즉, 웜휠(100)과 웜샤프트(200)의 회전시 웜샤프트(200)에 수직 방향 유격이 발생할 경우, 제1볼베어링(310)이 상측으로 상승되어 볼부재(510)에 상방향 이동력을 부여하게 되면, 볼부재(510)가 탄성부재(520)에 의해 탄력적으로 지지되어 있으므로 수용공(415) 내에서 수직으로 상승하게 되더라도 다시 원위치로 복귀됨과 아울러 제1볼베어링(310)의 상향 이동력에 대한 저항력으로 보상할 수 있게 된다.

그리고 제1볼베어링(310)에 수직방향 변위가 발생한 경우, 베어링 홀더(400)의 중공(405) 내에 결합된 구조로 인해 수직방향 이동량을 제한시킬 수 있다.

또한, 본 발명은 웜샤프트(200)에 축방향(수평방향) 변위가 발생할 경우, 베어링 홀더(400)의 중공(405) 내주면에 형성된 결합홈(610)에 댐퍼부재(620)가 결합되어 있으므로, 제1볼베어링(310)이 결합된 웜샤프트(200)의 일단부가 댐퍼부재(620)에 부딪혀 중공(405) 내의 이동이 제한됨과 아울러, 중공(405) 내주면과의 접촉 소음을 줄일 수 있게 된다.

이때, 웜샤프트(200)는 도 6 및 도 7에 도시된 바와 같이, 수직방향 변위와 축방향 변위가 동시에 진행되어 제1볼베어링(310)이 상측으로 이동되어 볼부재(510)와 접촉됨과 아울러 제1볼베어링(310)의 단부가 도면의 좌측방향으로 이동되어 댐퍼부재(620)에 접촉된다.

따라서 본 발명은 제1볼베어링(310)의 외부에 댐핑수단(600)이 구비된 베어링 홀더(400)를 결합시킴으로써, 웜샤프트(200)의 유격 발생시 수직방향 및 축방향(수평방향) 변위에 대한 이동거리를 제한하고 충격 소음을 저감시킬 수 있는 유용한 이점을 갖는다.

상기한 본 발명은 웜샤프트의 단부에 수직방향 및 축방향 변위를 보상하도록 한 기술적 사상을 갖는 것으로, 본 발명이 지니는 개념과 범위를 벗어나지 않는 범위내에서 얼마든지 변형 실시가 가능할 것이다.

Claims

외주면에 웜휠과 기어 맞물림 결합되는 기어부가 마련된 웜샤프트;
상기 웜샤프트의 일단부에 배치되는 볼베어링;
내측에 중공이 형성되어 상기 볼베어링의 외측을 감싸도록 결합되고, 외주면에 볼부재의 수용이 가능하도록 수용공이 형성된 베어링 홀더;
상기 베어링 홀더의 외주면 둘레를 감싸도록 결합되어 상기 볼부재를 결속시키기 위한 탄성부재; 및
상기 웜샤프트의 축방향 변위시 상기 볼베어링의 이동과 간섭되어 완충시키는 댐핑수단;이 구비된 전동식 조향 시스템의 웜샤프트 구조체.