KR102245792B1 - 전동식 조향장치 - Google Patents
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Abstract
전동식 조향장치에 대한 발명이 개시된다. 본 발명의 전동식 조향장치는: 스티어링축의 외측에 고정되는 웜휠기어와, 웜휠기어에 맞물려 돌아가는 웜샤프트와, 웜샤프트의 외측을 감싸는 형상으로 설치되며 웜샤프트의 회전시 발생하는 마찰을 감소시키는 베어링부재와, 웜샤프트와 베어링부재를 감싸는 하우징부재에 장착되는 베이스부 및 베어링부재에 접한 상태에서 베이스부의 내측공간에 위치하며 서로 다른 작용하중에서 작동되는 복수 개의 탄성체를 포함하는 것을 특징으로 한다.
Description
본 발명은 전동식 조향장치에 관한 것으로, 보다 상세하게는 웜샤프트를 웜휠기어가 설치된 방향으로 가압하는 구조를 개선하여 부품수 감소 및 조립공정을 단축시킬 수 있는 전동식 조향장치에 관한 것이다.
일반적으로, 운전자의 핸들 조작시, 운전자의 조작력을 보조하는 조향장치가 자동차에 구비된다. 이러한 조향장치는, 유압을 발생시켜 운전자의 핸들 조작력을 보조하는 유압식 조향장치가 주로 사용된다.
근래에는 모터의 회전력을 이용하여 운전자의 핸들 조작력을 보조하는 전동식 조향장치가 사용된다. 핸들과 연결된 스티어링축의 외측에는 웜휠기어가 일체로 회전되게 설치되며, 웜샤프트는 웜휠기어에 접하여 설치된다. 전동식 조향장치는, 차속센서 및 조향토크센서 등에서 감지한 차량의 운행조건에 따라 전자제어장치가 모터를 구동시키면, 모터는 웜샤프트를 회전시킨다.
이에 따라 전동식 조향장치는, 차량의 저속 운행시에는 조향핸들의 조작력이 가벼워지도록 조향 보조력을 크게 하는 반면에, 고속 운행시에는 조행핸들의 조작력이 무거워지도록 조향 보조력을 작게 하여 주행 안정성을 도모한다.
본 발명의 배경기술은 대한민국 공개특허공보 2011-0073004호(2011.06.29 공개, 발명의 명칭: 전동식 동력 보조 조향장치의 감속기 및 이를 이용한 전동식 동력 보조 조향장치)에 개시되어 있다.
본 발명은 상기와 같은 문제점을 개선하기 위해 창출된 것으로, 본 발명의 목적은 웜샤프트를 웜휠기어가 설치된 방향으로 가압하는 구조를 개선하여 부품수 감소 및 조립공정을 단축시킬 수 있는 전동식 조향장치를 제공하는 것이다.
본 발명에 따른 전동식 조향장치는: 스티어링축의 외측에 고정되는 웜휠기어와, 웜휠기어에 맞물려 돌아가는 웜샤프트와, 웜샤프트의 외측을 감싸는 형상으로 설치되며 웜샤프트의 회전시 발생하는 마찰을 감소시키는 베어링부재와, 웜샤프트와 베어링부재를 감싸는 하우징부재에 장착되는 베이스부 및 베어링부재에 접한 상태에서 베이스부의 내측공간에 위치하며 서로 다른 작용하중에서 작동되는 복수 개의 탄성체를 구비하는 복합지지부를 포함하는 것을 특징으로 한다.
또한 베이스부는, 내측공간을 구비하며 하우징부재에 고정되는 베이스몸체 및 베이스몸체의 내측으로 굽어져서 내측공간에서 복합지지부의 이탈을 방지하는 걸림턱부재를 포함하는 것이 바람직하다.
또한 복합지지부는, 내측공간을 따라 직선방향으로 이동이 가능하게 설치되는 코어부와, 내측공간에 위치하며 코어부와 베이스부에 양측이 지지되는 제1탄성부재와, 코어부의 내측에 설치되는 제2탄성부재 및 제2탄성부재와 베어링부재의 사이에 설치되는 볼부재를 포함하는 것이 바람직하다.
또한 코어부는, 제1탄성부재가 외측에 권선되는 형상으로 설치되는 코어몸체와, 코어몸체의 상측으로 돌출되어 베이스부에 삽입되는 연장돌기와, 코어몸체의 측면으로 돌출되어 제1탄성부재의 하부를 지지하는 돌출부재 및 코어몸체의 하부로 연장되며 내측에 제2탄성부재가 설치되는 지지몸체를 포함하는 것이 바람직하다.
또한 코어부는, 지지몸체의 하측에서 지지몸체의 내측을 향하여 굽어져서 볼부재의 하부이동을 구속하는 지지턱을 더 포함하는 것이 바람직하다.
또한 제1탄성부재는 제2탄성부재보다 작용하중이 작게 형성되는 것이 바람직하다.
본 발명에 따른 전동식 조향장치는 코킹공정과 볼부재 등을 추가하고, 서로 다른 작용하중을 가지는 복수 개의 탄성체를 설치하여 래틀발생을 방지하는 구조를 단순화하여 부품수를 감소시키므로, 조립성 및 생산성을 향상시킬 수 있다.
또한 본 발명은 제2탄성부재가 코어부의 내측에 설치되어 제품의 외형을 축소할 수 있으므로 설계자유도를 향상시키며, 주변부와 패키지 구성을 용이하게 구현할 수 있다.
도 1은 본 발명의 일 실시예에 따른 전동식 조향장치를 개략적으로 도시한 정단면도이다.
도 2는 도 1의 "A"부분을 확대 도시한 정단면도이다.
도 3은 본 발명의 일 실시예에 따른 볼부재가 베어링부재에 접한 상태에서 복합지지부의 상태를 개략적으로 도시한 정단면도이다.
도 4는 본 발명의 일 실시예에 따른 코어부가 상측으로 이동되어 충격흡수구간이 없어진 상태를 개략적으로 도시한 정단면도이다.
도 5는 래틀 발생시 본 발명의 일 실시예에 따른 제2탄성부재가 압축되는 상태를 개략적으로 도시한 정단면도이다.
도 6은 본 발명의 일 실시예에 따른 코어부의 변위와 베어링부재를 통하여 전달된 하중의 상관관계를 도시한 도면이다.
도 2는 도 1의 "A"부분을 확대 도시한 정단면도이다.
도 3은 본 발명의 일 실시예에 따른 볼부재가 베어링부재에 접한 상태에서 복합지지부의 상태를 개략적으로 도시한 정단면도이다.
도 4는 본 발명의 일 실시예에 따른 코어부가 상측으로 이동되어 충격흡수구간이 없어진 상태를 개략적으로 도시한 정단면도이다.
도 5는 래틀 발생시 본 발명의 일 실시예에 따른 제2탄성부재가 압축되는 상태를 개략적으로 도시한 정단면도이다.
도 6은 본 발명의 일 실시예에 따른 코어부의 변위와 베어링부재를 통하여 전달된 하중의 상관관계를 도시한 도면이다.
이하 첨부된 도면들을 참조하여 본 발명의 일 실시예에 따른 전동식 조향장치를 설명한다. 설명의 편의를 위해 자동차에 사용되는 전동식 조향장치를 예로 들어 설명한다. 이 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 전동식 조향장치를 개략적으로 도시한 정단면도이며, 도 2는 도 1의 "A"부분을 확대 도시한 정단면도이며, 도 3은 본 발명의 일 실시예에 따른 볼부재가 베어링부재에 접한 상태에서 복합지지부의 상태를 개략적으로 도시한 정단면도이며, 도 4는 본 발명의 일 실시예에 따른 코어부가 상측으로 이동되어 충격흡수구간이 없어진 상태를 개략적으로 도시한 정단면도이며, 도 5는 래틀 발생시 본 발명의 일 실시예에 따른 제2탄성부재가 압축되는 상태를 개략적으로 도시한 정단면도이며, 도 6은 본 발명의 일 실시예에 따른 코어부의 변위와 베어링부재를 통하여 전달된 하중의 상관관계를 도시한 도면이다.
도 1과 도 2에 도시된 바와 같이, 본 발명의 일 실시예에 따른 전동식 조향장치(1)는, 스티어링축(14)의 외측에 고정되는 웜휠기어(20)와, 웜휠기어(20)에 맞물려 돌아가는 웜샤프트(30)와, 웜샤프트(30)의 외측을 감싸는 형상으로 설치되며 웜샤프트(30)의 회전시 발생하는 마찰을 감소시키는 베어링부재(40)와, 웜샤프트(30)와 베어링부재(40)를 감싸는 하우징부재(12)에 장착되는 베이스부(50)와, 베어링부재(40)에 접한 상태에서 베이스부(50)의 내측공간(54)에 위치하며 서로 다른 작용하중에서 작동되는 복수 개의 탄성체를 구비하는 복합지지부(60)를 포함한다.
핸들과 연결된 스티어링축(14)의 외측에 웜휠기어(20)가 고정되므로, 스티어링축(14)과 함께 웜휠기어(20)가 회전한다. 웜휠기어(20)에 맞물려 돌아가는 웜샤프트(30)는 모터부재(10)와 축 연결되며, 모터부재(10)의 동작에 의해 웜샤프트(30)가 회전된다.
하우징부재(12)의 일측(이하 도 1기준 우측)에 모터부재(10)가 설치되며, 모터부재(10)와 연결되는 웜샤프트(30) 및 웜샤프트(30)에 맞물려 돌아가는 웜휠기어(20)는 하우징부재(12)의 내측에 회전 가능하게 설치된다.
웜샤프트(30)의 일측(도 1기준 우측)에는 모터부재(10)가 연결되며, 웜샤프트(30)의 타측(도 1기준 좌측)에는 링 형상의 베어링부재(40)가 설치된다. 링 형상으로 형성된 베어링부재(40)는 웜샤프트(30)의 외측을 감싸는 형상으로 설치되며, 웜샤프트(30)의 회전시 발생하는 마찰을 감소시킨다.
베이스부(50)는 웜샤프트(30)와 베어링부재(40)를 감싸는 하우징부재(12)에 장착되며, 복합지지부(60)가 상하 이동될 수 있는 내측공간(54)이 내측에 구비되는 기술사상 안에서 다양한 형상으로 형성될 수 있다. 일 실시예에 따른 베이스부(50)는 베이스몸체(52)와 걸림턱부재(56)를 포함한다.
베이스몸체(52)는 내측공간(54)을 구비하며 하우징부재(12)에 고정된다. 베이스몸체(52)는 파이프 형상으로 형성되며, 베이스몸체(52)의 상측과 하측은 개구된 형상으로 형성된다. 베이스몸체(52)의 상측에 구비된 구멍보다 베이스몸체(52)의 하측에 구비된 구멍이 크게 형성된다. 베이스몸체(52)에 구비된 내측공간(54)은 상하 방향으로 연장되므로 복합지지부(60)의 코어부(70)는 내측공간(54)을 따라 상하 직선방향으로 이동된다.
걸림턱부재(56)는 베이스몸체(52)의 하측에서 베이스몸체(52)의 내측으로 굽어져서 복합지지부(60)의 돌출부재(76) 하측을 지지하므로, 내측공간(54)에서 복합지지부(60)의 이탈을 방지한다. 베이스몸체(52)의 하측을 베이스몸체(52)의 내측으로 프레스 가공하여 걸림턱부재(56)를 형성할 수 있다. 걸림턱부재(56)의 형상에 프레스 가공만 사용되는 것은 아니며, 절삭가공 등 다양한 가공방법 등이 사용될 수 있다.
복합지지부(60)는 베어링부재(40)에 접한 상태에서 베이스부(50)의 내측공간(54)에 위치하며, 서로 다른 작용하중에서 작동되는 복수 개의 탄성체를 구비하는 기술사상 안에서 다양한 종류의 탄성장치가 사용될 수 있다. 일 실시예에 따른 복합지지부(60)는 코어부(70)와 제1탄성부재(80)와 제2탄성부재(85)와 볼부재(90)를 포함한다.
코어부(70)는 베이스부(50)의 내측공간(54)을 따라 상하 직선방향으로 이동이 가능하게 설치된다. 코어부(70)의 외측에는 제1탄성부재(80)가 설치되며 코어부(70)의 내측에는 제2탄성부재(85)가 설치되어 볼부재(90)를 베어링부재(40) 방향으로 가압하는 기술사상 안에서 다양한 변형 실시가 가능하다. 일 실시예에 따른 코어부(70)는 코어몸체(72)와 연장돌기(74)와 돌출부재(76)와 지지몸체(78)와 지지턱(79)을 포함한다.
코어몸체(72)는 베이스몸체(52)의 내측공간(54)에 위치하며, 제1탄성부재(80)가 외측에 권선되는 형상으로 설치된다. 코어몸체(72)는 핀부재 형상으로 형성되며, 수직방향으로 설치된다. 코어몸체(72)가 제1탄성부재(80)에 의해 탄성 지지된 상태에서, 베어링부재(40)의 이동으로 코어몸체(72)가 상측으로 이동할 경우, 코어몸체(72)가 내측공간(54)을 따라 상측으로 이동할 수 있는 공간인 충격흡수구간(C) 만큼 이동할 수 있다. 충격흡수구간(C)은 코어몸체(72)의 상측과 베이스몸체(52)의 내부 상측과의 사이 공간이거나, 코어몸체(72)의 상측과 베이스몸체(52)의 상측에 접한 제1탄성부재(80)의 일단 사이의 공간이다. 즉, 충격흡수구간(C)은 제1탄성부재(80)에 의해 탄성 지지된 코어부(70)의 장착이 완료된 상태에서, 코어부(70)가 상측으로 이동이 가능한 구간을 충격흡수구간(C)으로 설정한다.
연장돌기(74)는 코어몸체(72)의 상측으로 돌출되어 베이스부(50)에 삽입된다. 핀 형상의 연장돌기(74)가 베이스몸체(52)의 상측에 구비된 구멍에 삽입되므로 코어부(70)의 상하 이동이 보다 안정적으로 이루어질 수 있다.
돌출부재(76)는 코어몸체(72)의 측면으로 돌출되어 제1탄성부재(80)의 하부를 지지한다. 제1탄성부재(80)의 상측은 베이스몸체(52)의 내부 상측에 지지되며, 제1탄성부재(80)의 하측은 돌출부재(76)의 상측에 지지된다. 또한 돌출부재(76)는 베이스부(50)의 걸림턱부재(56)에 걸리므로 코어부(70)는 베이스부(50)의 하측으로 이탈됨이 방지된다.
지지몸체(78)는 코어몸체(72)의 하부로 연장되며 내측에 제2탄성부재(85)가 설치되는 기술사상 안에서 다양한 형상으로 형성될 수 있다. 지지몸체(78)는 걸림턱부재(56)를 통과하여 베이스몸체(52)의 하부로 연장된다.
지지몸체(78)의 내측에는 제2탄성부재(85)가 설치되며, 제2탄성부재(85)의 하측에는 볼부재(90)가 위치한다. 지지턱(79)은 지지몸체(78)의 하측에서 지지몸체(78)의 내측을 향하여 굽어져서 볼부재(90)의 직경보다 작은 구멍을 형성하므로 볼부재(90)의 하부이동을 구속한다.
제1탄성부재(80)는 베이스몸체(52)의 내측공간(54)에 위치하며, 코어부(70)와 베이스부(50)에 양측이 지지되어 탄성력을 공급하는 기술사상 안에서 다양한 탄성장치가 사용될 수 있다. 제2탄성부재(85)는 코어부(70)의 내측에 설치되며, 제2탄성부재(85)와 베어링부재(40)의 사이에는 볼부재(90)가 설치된다.
제1탄성부재(80)와 제2탄성부재(85)는 코일스프링을 사용하며, 제1탄성부재(80)는 제2탄성부재(85)보다 작용하중이 작게 형성된다. 따라서 전동식 조향장치(1)에서 래틀발생시 제2탄성부재(85)가 작동되어 웜샤프트(30)의 틸트를 억제한다.
제1탄성부재(80)와 제2탄성부재(85)는 서로 다른 하중의 스프링 2개를 이용하며, 이로 인하여 래틀저감 및 프릭션저감을 구현할 수 있으며, 2단 하중 선도의 출력값도 얻을 수 있다.
또한 높은 하중을 받는 고하중 스프링인 제2탄성부재(85)를 코어부(70)의 내측에 설치하여 제품의 간결화를 구현할 수 있으며, 제2탄성부재(85)의 예압은 볼부재(90) 고정을 위한 지지턱(79)의 코킹작업으로 구현할 수 있으므로 제품의 부품수를 감소시킬 수 있다. 한편 제2탄성부재(85)는 제1탄성부재(80) 보다 높은 하중의 예압된 상태로 조립된다.
이하에서는 첨부된 도면들을 참조하여 본 발명의 일 실시예에 따른 전동식 조향장치(1)의 작동상태를 상세히 설명한다.
도 3에 도시된 바와 같이, 볼부재(90)가 베어링부재(40)에 접하는 초기 장착시 제1탄성부재(80)가 압축된다. 저 작용하중에서는 제1탄성부재(80)가 작동하며, 래틀이 발생되는 고 작용하중에서는 제2탄성부재(85)가 작동한다.
도 2와 도 6에 도시된 바와 같이, 일반 주행조건에서 전동식 조항장치로 전달되는 하중은 비교적 작은 작용하중이며, 제1탄성부재(80)가 작동되어 약한 마찰력을 제공한다. 볼부재(90)와 코어부(70)의 장착이 이루어진 후, 베이링부재를 통하여 볼부재(90)로 전달된 하중에 의해 코어부(70)가 충격흡수구간(C)에서 이동되면, 제1탄성부재(80)에 의해 충격이 흡수된다.
웜휠기어(20)에서 웜샤프트(30)가 이격되어 래틀소음이 발생할 수 있으며, 래틀 발생 조건에는 도 4에 도시된 바와 같이 코어부(70)가 상측으로 이동하며 충격흡수구간(C)이 없어진다.
이 상태에서 볼부재(90)가 상측으로 밀리면, 도 5와 도 6에 도시된 바와 같이 제2탄성부재(85)가 압축되면서 베어링부재(40)를 윔휠기어 방향으로 강하게 지지하며 래틀을 억제할 수 있다.
상술한 바와 같이, 본 발명에 따르면 코킹공정과 볼부재(90) 등을 추가하고, 서로 다른 작용하중을 가지는 복수 개의 탄성체를 설치하여 래틀발생을 방지하는 구조를 단순화하여 부품수를 감소시키므로, 조립성 및 생산성을 향상시킬 수 있다. 또한 제2탄성부재(85)가 코어부(70)의 내측에 설치되어 제품의 외형을 축소할 수 있으므로 설계자유도를 향상시키며, 주변부와 패키지 구성을 용이하게 구현할 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. 또한, 자동차에 사용되는 전동식 조향장치를 예로 들어 설명하였으나, 이는 예시적인 것에 불과하며, 전동식 조향장치를 사용하는 다른 종류의 장치에도 본 발명에 의한 전동식 조향장치가 사용될 수 있다. 따라서 본 발명의 진정한 기술적 보호범위는 아래의 특허청구범위에 의해서 정하여져야 할 것이다.
1: 전동식 조향장치 10: 모터부재
12: 하우징부재 14: 스티어링축
20: 웜휠기어 30: 웜샤프트
40: 베어링부재 50: 베이스부
52: 베이스몸체 54: 내측공간
56: 걸림턱부재 60: 복합지지부
70: 코어부 72: 코어몸체
74: 연장돌기 76: 돌출부재
78: 지지몸체 79: 지지턱
80: 제1탄성부재 85: 제2탄성부재
90: 볼부재 C: 충격흡수구간
12: 하우징부재 14: 스티어링축
20: 웜휠기어 30: 웜샤프트
40: 베어링부재 50: 베이스부
52: 베이스몸체 54: 내측공간
56: 걸림턱부재 60: 복합지지부
70: 코어부 72: 코어몸체
74: 연장돌기 76: 돌출부재
78: 지지몸체 79: 지지턱
80: 제1탄성부재 85: 제2탄성부재
90: 볼부재 C: 충격흡수구간
Claims (6)
- 스티어링축의 외측에 고정되는 웜휠기어;
상기 웜휠기어에 맞물려 돌아가는 웜샤프트;
상기 웜샤프트의 외측을 감싸는 형상으로 설치되며, 상기 웜샤프트의 회전시 발생하는 마찰을 감소시키는 베어링부재;
상기 웜샤프트와 상기 베어링부재를 감싸는 하우징부재에 장착되는 베이스부; 및
상기 베어링부재에 접한 상태에서 상기 베이스부의 내측공간에 위치하며, 서로 다른 작용하중에서 작동되는 복수 개의 탄성체를 구비하는 복합지지부;를 포함하고,
상기 복합지지부는,
상기 내측공간을 따라 직선방향으로 이동이 가능하게 설치되는 코어부;
상기 내측공간에 위치하며, 상기 코어부와 상기 베이스부에 양측이 지지되는 제1탄성부재;
상기 코어부의 내측에 설치되는 제2탄성부재; 및
상기 제2탄성부재와 상기 베어링부재의 사이에 설치되는 볼부재;를 포함하고,
상기 코어부는,
상기 제1탄성부재가 외측에 권선되는 형상으로 설치되는 코어몸체;
상기 코어몸체의 하부로 연장되며, 내측에 상기 제2탄성부재가 설치되는 지지몸체; 및
상기 지지몸체의 하측에서 상기 지지몸체의 내측을 향하여 굽어져서 상기 볼부재의 하부이동을 구속하는 지지턱;을 포함하는 것을 특징으로 하는 전동식 조향장치.
- 제 1 항에 있어서,
상기 베이스부는, 상기 내측공간을 구비하며 상기 하우징부재에 고정되는 베이스몸체; 및
상기 베이스몸체의 내측으로 굽어져서 상기 내측공간에서 상기 복합지지부의 이탈을 방지하는 걸림턱부재;를 포함하는 것을 특징으로 하는 전동식 조향장치.
- 삭제
- 제 1 항에 있어서,
상기 코어부는,
상기 코어몸체의 상측으로 돌출되어 상기 베이스부에 삽입되는 연장돌기; 및
상기 코어몸체의 측면으로 돌출되어 상기 제1탄성부재의 하부를 지지하는 돌출부재;를 더 포함하는 것을 특징으로 하는 전동식 조향장치.
- 삭제
- 제 1 항에 있어서,
상기 제1탄성부재는 상기 제2탄성부재보다 작용하중이 작게 형성되는 것을 특징으로 하는 전동식 조향장치.
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2014
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