KR20230134691A - 전동식 파워 스티어링 장치(eps)용 유격 보상 기구 - Google Patents

Abstract

본 발명은 웜축(180)과 웜휠을 수용하는 하우징(100)의 상기 웜축(180)을 감싸도록 배치되는 베어링(120); 상기 베어링(120) 외주면을 감싸도록 배치되는 베어링 부시(140); 상기 베어링 부시(140)를 가압하는 스프링(160)을 내장하여 상기 하우징(100)의 외부 홀을 통해 체결되는 볼트(150);를 포함하는 전동식 파워 스티어링 장치용 유격 보상 기구를 제공한다.

Description

전동식 파워 스티어링 장치(EPS)용 유격 보상 기구{GAP COMPENSATION MECHANISM FOR ELECTRIC POWER STEERING}

본 발명은 전동식 파워 스티어링 장치(EPS)용 유격 보상 기구에 관한 것으로서, 특히 칼럼형 전동식 파워 스티어링 장치(C-EPS)에서 웜축과 웜휠간 유격을 최소화하기 위한 유격 보상 기구에 관한 것이다.

일반적으로 차량의 조타력을 발생하는 파워 조향 장치는 핸들의 조작력을 가볍고 원활하게 하면서도 신속한 조향이 가능하도록 작동된다.

이와 같은 파워 조향 장치는 작은 힘으로 조향조작을 할 수 있으며 조향기어비의 조작력에 관계없이 선정할 수 있으며, 노면의 요철에서 오는 충격을 흡수하여 핸들에 전달되는 것을 방지할 수 있는 등의 이점이 있다.

최근에는 차속센서 및 조향토크센서 등에서 감지한 차량의 운행조건에 따라 전자제어장치(ECU)에서 모터를 구동시켜 저속운행시에는 가볍고 편안한 조향감을 부여하고, 고속운행시에는 무거운 조향감과 더불어 양호한 방향 안정성을 부여하며, 비상상황에서는 급속한 조향이 이루어지도록 하여 운전자에게 최적의 조향 조건을 제공하는 전동식 또는 전동식 파워 스티어링 장치를 이용하고 있는 추세이다.

이러한 전동식 또는 전동식 파워 스티어링 장치는 모터의 회전력으로 조향 파워를 보조하는 구조로서, 동력을 발생하는 모터와 연결된 웜축이 조향축과 연결되어 있는 웜휠을 회전시켜 조향력을 보조한다.

웜축과 웜휠과 같이 기어간에 치합되어 회전력을 전달하는 구조에서는 사용 경과에 따라 회전부의 접촉부들간에 마모가 점진적으로 발생하게 되고, 특히 웜축의 축방향 유격이 증가함으로써 웜과 웜휠이 맞물려 회전하는 부분에서 래틀 노이즈(rattle noise)가 필연적으로 유발되며, 이러한 현상을 방지하도록 통상 래틀 스프링을 이용하여 웜축과 웜휠 간의 유격(gap)을 없애도록 웜축을 웜휠쪽으로 가압하여 주는 유격 보상 수단이 사용된다.

종래 웜축과 웜휠간 유격을 보상하는 수단으로 한국등록특허 제10-1364930호(2014.02.20 공고)(특허문헌 1)에 베어링을 감싸 고정하는 베어링 하우징을 틸트 방향에 따라 이동 가능하도록 해 웜축과 웜휠 간 기어치의 마모 정도에 관계없이 기어치 치합 상태가 정확히 물리도록 유지하게 하는 것이 제시되었다. 즉, 지지베어링의 외륜을 압입 고정해 하우징에 안착되는 베어링하우징 및 하우징 내 압입되면서 베어링하우징이 웜휠쪽으로 이동 가능하도록 베어링하우징에 유격을 갖고 끼워진 고정핀으로 구성되었다.

특허문헌 1을 포함한 종래 유격 보상 기구는 고정핀이 베어링과 분리되어 있다. 이러한 종래 유격 보상 기구의 구조가 도 1 및 도 2에 도시되어 있다.

도 1 및 도 2를 참조하면, 종래 유격 보상 기구는 베어링(20)이 웜축(80)을 눌러주도록 캡(10), 베어링(20), 베어링 부시(40), 댐퍼(30)가 먼저 웜축(80)을 중심으로 하여 조립된 후, 하우징의 상부 홀을 통해 핀(70), 스프링(60), 볼트(50)가 체결되어 조립이 완성된다. 핀(70)이 조립될 때 핀(70)은 댐퍼(30)의 개구(30a)를 관통하여 베어링 부시(40)를 가압하도록 조립된다. 이렇게 조립되면 핀(70)이 베어링(20)을 통해 웜축(80)을 아래 방향으로 누르기 때문에 마모 또는 흡습에 의한 웜휠과 웜축 간 유격을 최소화할 수 있다.

그러나, 이러한 구조를 갖는 종래 유격 보상 기구는 핀(70), 스프링(60), 볼트(50)로 이루어진 스프링 어셈블리 조립시 핀(70)의 이탈을 방지하기 위해 볼트(50)의 코킹부(51)(도 2 참조)에 코킹 공정을 수행할 필요가 있다. 코킹 공정을 수행하면 볼트(50)에 변형이 생길 우려가 있는 문제가 있다.

한국등록특허 제10-1364930호 (공고일: 2014.02.20)

본 발명은 상기한 종래기술의 문제점을 해결하기 위하여 안출된 것으로서, 코킹 공정을 삭제하여 볼트에 변형이 생기지 않게 하고 스프링 어셈블리 부품 개수를 감소시키고 조립이 용이한 전동식 파워 스티어링 장치(EPS)용 유격 보상 기구를 제공하는 것을 목적으로 한다.

상기한 과제를 해결하기 위한 본 발명의 일실시예에 따른 전동식 파워 스티어링 장치용 유격 보상 기구는, 웜축과 웜휠을 수용하는 하우징의 상기 웜축을 감싸도록 배치되는 베어링; 상기 베어링 외주면을 감싸도록 배치되는 베어링 부시; 상기 베어링 부시를 가압하는 스프링을 내장하여 상기 하우징의 외부 홀을 통해 체결되는 볼트;를 포함할 수 있다.

또한, 상기 베어링 부시는 상기 베어링의 외주면을 감싸는 부시부와 상기 부시부의 외주면에 돌출되게 일체로 형성된 핀부를 포함할 수 있다.

또한, 상기 핀부는 핀부 상부, 핀부 중간부, 핀부 하부로 이루어지며, 상기 핀부 중간부가 가장 큰 외경을 가질 수 있다.

또한, 상기 볼트는 일단부에서 개방된 오목부가 형성된 중공형으로 형성되고, 상기 오목부에 상기 스프링이 삽입된 상태로 상기 베어링 부시의 핀부가 수용되도록 조립될 수 있다.

또한, 상기 핀부가 상기 볼트의 오목부에 삽입되어 조립될 때, 상기 스프링은 상기 핀부 중간부의 상부면에 형성된 안착부에 안착될 수 있다.

또한, 상기 베어링 부시의 부시부는 상기 베어링의 외주면의 원주방향으로 일정 각도만큼 연장되도록 형성될 수 있다.

또한, 상기 베어링 부시의 부시부를 감싸도록 링 형상의 댐퍼를 더 포함할 수 있다.

또한, 상기 댐퍼의 외주면에는 상기 베어링 부시의 핀부가 관통되는 개구가 형성될 수 있다.

상기와 같이 구성되는 본 발명에 따른 전동식 파워 스티어링 장치(EPS)용 유격 보상 기구는 코킹 공정을 삭제하여 볼트에 변형이 생기지 않게 하고 스프링 어셈블리 부품 개수를 감소시켜 원가이 절감되고 조립이 용이한 효과가 있다.

도 1 및 도 2는 종래 전동식 파워 스티어링 장치에 적용된 웜축과 웜휠간 유격 보상 기구의 예시를 나타내는 분해사시도,
도 3은 본 발명의 일실시예에 따른 전동식 파워 스티어링 장치의 웜축과 웜휠간 유격 보상 기구의 구조를 나타내는 분해사시도,
도 4는 도 3에 도시된 베어링 부시의 핀부를 나타내는 도,
도 5는 도 3의 유격 보상 기구의 단면을 나타내는 도,
도 6은 도 5의 베어링 부시의 핀부와 볼트가 결합된 상태를 나타내는 도이다.

이하에서는, 도 3 내지 도 6을 참조하여 본 발명에 따른 전동식 파워 스티어링 장치(EPS)의 웜축과 웜휠간 유격 보상 기구를 상세히 설명한다.

도 3은 본 발명의 일실시예에 따른 전동식 파워 스티어링 장치의 웜축과 웜휠간 유격 보상 기구의 구조를 나타내는 분해사시도이고, 도 4는 도 3에 도시된 베어링 부시의 핀부를 나타내고, 도 5는 도 3의 유격 보상 기구의 단면을 나타내고, 도 6은 도 5의 베어링 부시의 핀부와 볼트가 결합된 상태를 나타낸다.

본 발명에서는 웜축과 웜휠간 유격 보상 기구를 이루고 있는 부품 중 베어링 부시에 접촉하는 별도의 핀을 삭제하고, 베어링 부시에 핀이 일체로 형성되게 하였다.

도 3을 참조하여, 본 발명의 일실시예에 따른 웜축과 웜휠간 유격 보상을 위한 구성요소들간의 결합관계를 설명한다.

웜축(180)과 웜휠(미도시)을 수용하는 하우징(100)의 웜축(180)을 중심으로 베어링(120)이 삽입되고, 상기 베어링(120) 외주면에 베어링 부시(140)가 조립된다. 상기 베어링 부시(140)는 상기 베어링(120)의 외주면의 일부를 감싸면서 접촉하는 부시부(141)와 이 부시부(141)의 외주면에 돌출 형성된 핀부(142)를 포함한다. 상기 베어링 부시(140)의 부시부(141)는 상기 베어링(120)의 외주면 전체를 감싸도록 링 형상으로 형성될 수도 있고, 상기 베어링(120)의 외주면 일부만 감싸도록 원주방향으로 일정 각도만큼 연장되도록 형성될 수도 있다.

도 4를 참조하여, 상기 베어링 부시(140)의 상기 핀부(142)의 구조를 설명한다. 상기 핀부(142)는 핀부 상부(142a), 핀부 중간부(142b), 핀부 하부(142c)로 이루어진다. 상기 핀부 상부(142a), 상기 핀부 중간부(142b), 상기 핀부 하부(142c)는 각각 원통형으로 형성될 수 있으며, 상기 핀부 중간부(142b)는 상기 핀부 상부(142a) 및 상기 핀부 하부(142c)의 외경보다 큰 외경을 갖도록 형성될 수 있다. 이 경우, 상기 핀부 중간부(142b)와 상기 핀부 상부(142a) 사이에 단턱이 형성되고, 상기 핀부 중간부(142b)와 상기 핀부 하부(142c) 사이에 단턱이 형성된다. 상기 핀부 중간부(142b)와 상기 핀부 상부(142a) 사이의 단턱에 의해 상기 핀부 중간부(142b)의 상부면에 안착부(142b1)가 형성된다. 이 안착부(142b1)에는 후술할 볼트(150)에 내장되는 스프링(160)이 안착된다. 상기 핀부 중간부(142b)는 상기 핀부(142)가 후술할 볼트(150)의 오목부에 삽입되어 장착될 때 상기 오목부의 원주면과 슬라이딩 접촉할 수 있다.

도 3 및 도 5를 참조하여 다른 구성요소들을 설명한다.

상기 베어링 부시(140)의 부시부(141)를 감싸도록 링 형상의 댐퍼(130)가 조립된다. 상기 핀부(142)가 돌출 형성된 상기 베어링 부시(140) 위에 상기 댐퍼(130)가 조립될 수 있도록, 상기 댐퍼(130)의 외주면에는 상기 베어링 부시(140)의 핀부(142)가 관통되는 개구(130a)가 형성되어 있다.

상기 하우징(100)의 상부 홀에는 스프링(160)이 내장된 볼트(150)가 체결된다. 상기 볼트(150)는 상기 스프링(160)이 내장될 수 있도록 일단부에서 개방된 오목부가 형성된 중공형으로 형성된다. 상기 오목부에 상기 스프링(160)이 삽입된 상태로 상기 하우징(100)의 상부 홀에 체결될 때 상기 부시 베어링(140)의 핀부(142)가 상기 오목부에 삽입될 수 있도록 조립한다. 상기 핀부(142)가 상기 볼트(150)의 오목부에 삽입되어 조립될 때, 상기 핀부(142)의 핀부 중간부(142b)의 외주면이 상기 볼트(150)의 오목부의 원주면에 슬라이딩 접촉하면서 이동될 수 있다. 이후 캡(110)이 상기 웜축(180) 방향으로 닫혀지면서 조립된다.

도 4 및 도 6을 참조하면, 상기 부시 베어링(140)의 핀부(142)가 상기 볼트(150)의 오목부에 삽입 조립되면 상기 볼트(150)의 오목부에 내장된 스프링(160)이 상기 핀부(142)의 상기 핀부 중간부(142b)의 안착부(142b1)에 안착되며, 상기 스프링(160)은 상기 핀부(142)에 의해 가압된다. 가압된 상기 스프링(160)의 탄성력에 의해서 상기 핀부(142)를 포함하는 상기 베어링 부시(140)가 가압되고, 상기 베어링 부시(140)와 접촉하고 있는 상기 베어링(120)이 가압되어 결국 웜축(160)이 가압된다.

즉, 상기 스프링(160)이 직접 베어링 부시(140)를 가압함으로써 웜축(180)이 눌려짐으로써 웜축(180)과 웜휠(미도시)간 유격을 최소화할 수 있다.

본 발명에 따른 웜축과 웜휠간 유격 보상 기구는 종래 유격 보상 기구와 달리 별도의 핀을 구비하지 않고 베어링 부시(140)에 핀부(142)를 일체로 형성함으로써 상기 핀부(142)가 상기 볼트(150)의 오목부에서 이탈할 염려가 없기 때문에 볼트의 단부에 코킹 공정과 추가 공정이 필요 없다. 이에 따라 상기 볼트(150)가 변형될 수 있는 요인이 제거될 수 있다.

또한, 베어링 부시(140)에 핀부(142)가 일체로 형성되므로 별도의 핀을 생산할 필요가 없으므로 부품 개수를 줄일 수 있어서 생산 원가를 절감할 수 있다.

또한, 핀이 별도로 있어서 조립시 핀이 이탈할 가능성이 있는 종래 유격 보상 기구와 비교하면, 본 발명에 따른 유격 보상 기구는 상기 베어링 부시(140)에 핀부(142)가 일체로 형성됨으로써 이탈 가능성이 없기 때문에 조립 또한 매우 용이해진다.

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

10, 110: 캡
20, 120: 베어링
30, 130: 댐퍼
30a, 130a: 개구
40, 140: 베어링 부시
141: 부시부
142: 핀부
142a: 핀부 상부
142b: 핀부 중간부
142b1: 안착부
142c: 핀부 하부
50, 150: 볼트
51: 코킹부
60, 160: 스프링
70: 핀
80, 180: 웜축
100: 하우징

Claims (8)

1. 웜축(180)과 웜휠을 수용하는 하우징(100)의 상기 웜축(180)을 감싸도록 배치되는 베어링(120);
   상기 베어링(120) 외주면을 감싸도록 배치되는 베어링 부시(140);
   상기 베어링 부시(140)를 가압하는 스프링(160)을 내장하여 상기 하우징(100)의 외부 홀을 통해 체결되는 볼트(150);를 포함하는 전동식 파워 스티어링 장치용 유격 보상 기구.
2. 제1항에 있어서,
   상기 베어링 부시(140)는 상기 베어링(120)의 외주면을 감싸는 부시부(141)와 상기 부시부(141)의 외주면에 돌출되게 일체로 형성된 핀부(142)를 포함하는, 전동식 파워 스티어링 장치용 유격 보상 기구.
3. 제2항에 있어서,
   상기 핀부(142)는 핀부 상부(142a), 핀부 중간부(142b), 핀부 하부(142c)로 이루어지며,
   상기 핀부 중간부(142b)가 가장 큰 외경을 가진, 전동식 파워 스티어링 장치용 유격 보상 기구.
4. 제3항에 있어서,
   상기 볼트(150)는 일단부에서 개방된 오목부가 형성된 중공형으로 형성되고, 상기 오목부에 상기 스프링(160)이 삽입된 상태로 상기 베어링 부시(140)의 핀부(142)가 수용되도록 조립되는, 전동식 파워 스티어링 장치용 유격 보상 기구.
5. 제4항에 있어서,
   상기 핀부(142)가 상기 볼트(150)의 오목부에 삽입되어 조립될 때, 상기 스프링(160)은 상기 핀부 중간부(142b)의 상부면에 형성된 안착부(142b1)에 안착되는, 전동식 파워 스티어링 장치용 유격 보상 기구.
6. 제5항에 있어서,
   상기 베어링 부시(140)의 부시부(141)는 상기 베어링(120)의 외주면의 원주방향으로 일정 각도만큼 연장되도록 형성된, 전동식 파워 스티어링 장치용 유격 보상 기구.
7. 제6항에 있어서,
   상기 베어링 부시(140)의 부시부(141)를 감싸도록 링 형상의 댐퍼(130)를 더 포함하는, 전동식 파워 스티어링 장치용 유격 보상 기구.
8. 제7항에 있어서,
   상기 댐퍼(130)의 외주면에는 상기 베어링 부시(140)의 핀부(142)가 관통되는 개구(130a)가 형성된, 전동식 파워 스티어링 장치용 유격 보상 기구.