KR102315099B1 - 전동식 동력 보조 조향장치의 감속기 - Google Patents

전동식 동력 보조 조향장치의 감속기 Download PDF

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Abstract

본 발명은 전동식 동력 보조 조향장치의 감속기에 관한 것으로, 본 발명의 일실시예는, 웜휠과 치합되는 웜축; 웜축의 양단부 중 모터축과 결합되는 단부의 외주측에 결합되는 웜축부시; 일측은 웜축부시의 외주측에 결합되고 타측은 모터축의 외주측에 결합되어 모터축의 회전력을 동축상에서 웜축에 전달하는 연결부재를 포함하는 전동식 동력 보조 조향장치의 감속기를 제공한다.

Description

전동식 동력 보조 조향장치의 감속기{Reducer of Electric Power Steering Apparatus}
본 발명은 전동식 동력 보조 조향장치의 감속기에 관한 것이다. 더욱 상세하게는, 전동식 동력 보조 조향장치의 감속기에 있어서 웜축과 모터축이 연결되어 정회전과 역회전이 이루어질 때 웜축과 모터축에 전달되는 진동과 소음을 흡수하고 웜축과 모터축에서 발생되는 슬립을 방지하면서 래틀노이즈와 진동을 줄여주게 되어 운전자의 조향감을 증대시키는 전동식 동력 보조 조향장치의 감속기에 관한 것이다.
도 1은 종래 전동식 동력 보조 조향장치의 구성도로서, 도 1에서 도시된 바와 같이 전동식 동력 보조 조향장치(100)는, 운전석에 배치되는 조향휠(102)과 이에 연결된 조향축(106), 그리고 조향축을 차체에 고정할 수 있도록 하는 조향 컬럼(130), 조향축(106)으로부터 입력받은 회전력을 직선 운동으로 변환하는 랙 기어와 피니언 기어를 포함하는 랙피니언 기구부(110), 양단부에 타이로드(122)와 너클암(124)을 구비한 랙바(112)를 포함하여 구성된다.
조향 컬럼(130)은 조향축(106)이 조향휠(102)에 연결되어 조향휠(102)과 함께 회전하고 타측은 한 쌍의 유니버설 조인트(104)를 매개로 피니언축(108)에 연결된다. 또한, 피니언축(108)은 랙피니언 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 랙피니언 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 단면도로서, 도 2에서 도시된 바와 같이 감속기(150)는 웜(152)이 형성된 웜축(254)이 구비되고 웜축(254)의 양단에는 웜축베어링(257)이 각각 설치되어 웜축(254)을 지지하며, 웜축베어링(257)이 웜축(254)의 축방향으로 유격되는 것을 방지하기 위해 플러그 볼트(210)가 댐핑 커플러(240)와 웜축베어링(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 치물림될 수 있도록 웜(152)의 외경 일측에는 웜휠(156)이 구비되며, 웜휠(156)은 운전자가 조작하는 조향휠(도 1의 102참조)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.
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.
이러한 종래 전동식 동력 보조 조향장치의 감속기는 웜축과 모터축이 연결되어 정회전과 역회전이 이루어질 때 웜축과 모터축에 진동과 소음이 발생되는 문제점이 있었다.
또한, 정회전과 역회전이 반복되면서 웜축과 모터축에서 슬립이 발생되어 래틀노이즈와 진동으로 인해 운전자에게 조향휠 조작시 불쾌감을 일으키게 되는 문제점이 있었다.
이에 본 발명은 전술한 문제점을 해결하기 위해 안출된 것으로, 전동식 동력 보조 조향장치의 감속기에 있어서 웜축과 모터축이 연결되어 정회전과 역회전이 이루어질 때 웜축과 모터축에 전달되는 진동과 소음을 흡수하고 웜축과 모터축에서 발생되는 슬립을 방지하면서 래틀노이즈와 진동을 줄여 운전자의 조향감을 증대시키는 데에 그 목적이 있다.
또한, 본 발명의 목적은 여기에 제한되지 않으며, 언급되지 않은 또 다른 목적들은 아래의 기재로부터 통상의 기술자에게 명확하게 이해될 수 있을 것이다.
이러한 목적을 달성하기 위하여 본 발명의 일실시예는, 웜휠과 치합되는 웜축; 웜축의 양단부 중 모터축과 결합되는 단부의 외주측에 결합되는 웜축부시; 일측은 웜축부시의 외주측에 결합되고 타측은 모터축의 외주측에 결합되어 모터축의 회전력을 동축상에서 웜축에 전달하는 연결부재를 포함하는 전동식 동력 보조 조향장치의 감속기를 제공한다.
이와 같은 본 발명의 실시예들에 의하면, 전동식 동력 보조 조향장치의 감속기에 있어서 웜축과 모터축이 연결되어 정회전과 역회전이 이루어질 때 웜축과 모터축에 전달되는 진동과 소음을 흡수하고 웜축과 모터축에서 발생되는 슬립을 방지하면서 래틀노이즈와 진동을 줄여주게 되어 운전자의 조향감을 증대시키는 효과가 있게 된다.
도 1은 종래 전동식 동력 보조 조향장치의 구성도,
도 2는 종래 전동식 동력 보조 조향장치의 감속기를 나타내는 단면도,
도 3은 본 발명의 일실시예에 의한 전동식 동력 보조 조향장치의 감속기를 나타내는 사시도,
도 4와 도 5는 본 발명의 일실시예에 의한 전동식 동력 보조 조향장치의 감속기 중 일부를 나타내는 단면도이다.
이하, 본 발명의 일부 실시예들을 예시적인 도면을 통해 상세하게 설명한다. 본 발명의 구성 요소를 설명하는데 있어서, 제1, 제2, A, B, (a), (b) 등의 용어를 사용할 수 있다. 이러한 용어는 그 구성요소를 다른 구성요소와 구별하기 위한 것일 뿐, 그 용어에 의해 해당 구성 요소의 본질이나 차례 또는 순서 등이 한정되지 않는다. 어떤 구성요소가 다른 구성요소에 "연결", "결합" 또는 "접속"된다고 기재된 경우, 그 구성요소는 그 다른 구성요소에 직접적으로 연결되거나 또는 접속될 수 있지만, 각 구성요소 사이에 또 다른 구성요소가 "연결", "결합" 또는 "접속"될 수도 있다고 이해되어야 할 것이다.
도 3은 본 발명의 일실시예에 의한 전동식 동력 보조 조향장치의 감속기를 나타내는 분해사시도, 도 4와 도 5는 본 발명의 일실시예에 의한 전동식 동력 보조 조향장치의 감속기 중 일부를 나타내는 단면도이다.
이들 도면에 도시된 바와 같이, 본 발명의 일실시예에 의한 전동식 동력 보조 조향장치의 감속기는, 웜휠(156)과 치합되는 웜축(254); 웜축(254)의 양단부 중 모터축(330)과 결합되는 단부의 외주측에 결합되는 웜축부시(310); 일측은 웜축부시(310)의 외주측에 결합되고 타측은 모터축(330)의 외주측에 결합되어 모터축(330)의 회전력을 동축상에서 웜축(254)에 전달하는 연결부재(320)를 포함한다.
모터축(330)과 결합되는 웜축(254)의 양단부에 결합되는 웜축베어링(257)은 내륜과 외륜 사이에 볼이 결합되어 웜축(254)의 회전을 지지하게 되어 있다.
감속기는, 모터(146)의 구동력에 의해 웜(152)과 웜휠(156)이 치합되어 연동되면서 조향축(도 2의 106 참조)을 회전시켜 운전자의 조향력을 보조하게 되는데, 모터(146)의 구동시 모터축(330)과 연동되는 웜축(254)의 양단부에는 웜축베어링(257)이 체결되어 웜축(254)의 회전을 지지하며, 조향축과 연동되는 웜휠(156)과 웜축(254)은 기어하우징(260)에 내장되어 있다.
모터(146)에 의해 모터축(330)과 연동되어 회전하는 웜축(254)은 웜휠(156)과 치합되며 웜축(254)의 양단부 중 모터축(330)과 결합되는 단부의 외주측에는 웜축부시(310)가 결합되어 연결부재(320)와 결합된다.
연결부재(320)는 일측이 웜축부시(310)의 외주측에 결합되고 타측은 모터축(330)의 외주측에 결합되어 웜축(254)과 모터축(330)이 동축상에서 연결되며 모터축(330)의 회전력을 동축상에서 웜축(254)에 전달하게 된다.
웜축부시(310)는 원통형으로 형성되는데 몸체(311)의 원주방향으로 이격된 위치에 내주면과 외주면쪽으로 돌출되면서 축방향으로 길게 형성되는 수개의 리브(311a)가 구비되어 있다.
그리고, 웜축(254)의 단부와 연결부재(320)의 내주면에는 웜축부시(310)의 리브(311a)가 삽입되도록 축방향으로 형성되는 요홈부(301a, 321a)가 각각 구비되어 있어서, 웜축부시(310)가 웜축(254)의 단부에 결합될 때 리브(311a)의 내주측이 웜축(254) 단부의 요홈부(301a)에 삽입되고 리브(311a)의 외주측은 연결부재(320)의 요홈부(321a)에 삽입되어 결합된다.
또한, 웜축부시(310)의 리브(311a)에는 관통홀(미부호)이 형성되어 있어서 이 관통홀에 구름부재(315)가 결합되어 구름부재(315)의 외측과 내측이 각각 연결부재(320)의 요홈부(321a)와 웜축(254) 단부의 요홈부(301a)에 밀착 삽입될 수 있다.
그리고, 구름부재(315)가 결합되는 관통홀은 리브(311a)의 축방향으로 이격되어 배치되도록 수개가 형성되고 각각의 관통홀에 구름부재(315)가 결합될 수도 있다.
이렇게 구름부재(315)가 결합됨으로써 웜축부시(310)를 웜축(254)에 결합할 때 조립이 용이해지고 웜축(254) 및 연결부재(320)와 유격없이 매끄럽게 조립할 수 있게 된다.
또한, 웜축부시(310)의 리브(311a)에는 관통홀이 형성되어 이 관통홀에 댐핑부재(313)가 결합되어 댐핑부재(313)의 외측과 내측이 각각 연결부재(320)의 요홈부(321a)와 웜축(254) 단부의 요홈부(301a)에 밀착 삽입될 수 있다.
여기서, 댐핑부재(313)는 내후성과 신축성 등을 구비하도록 NR(Natural Rubber), NBR(Nitrile Butadiene Rubber), CR(Chloroprene Rubber), EPDM(Ethylene Propylene Terpolymer), FPM(Fluorine Rubber), SBR(Styrene Butadine Rubber), CSM(Chlorosulphonated Polyethylene), 우레탄, 실리콘 등과 같은 재질로 형성되어 소음과 진동을 흡수하는 댐핑 역할을 하게 된다.
따라서, 댐핑부재(313)가 연결부재(320)의 요홈부(321a)와 웜축(254) 단부의 요홈부(301a)에 압축되어 결합되면서 밀착되어 웜축(254)과 모터축(330)에 전달되는 진동과 소음을 흡수하여 웜축(254)과 모터축(330)에서 발생되는 슬립을 방지하면서 래틀노이즈와 진동을 줄여주게 된다.
또한, 웜축부시(310)의 리브(311a)에 관통홀이 형성되되, 수개의 리브(311a)중 어느 하나의 리브(311a)에 형성된 관통홀에는 댐핑부재(313)가 결합되어 연결부재(320)의 요홈부(321a)와 웜축(254) 단부의 요홈부(301a)에 삽입되고, 원주방향으로 이웃한 리브(311a)에 형성된 관통홀에는 구름부재(315)가 결합되어 연결부재(320)의 요홈부와 웜축(254) 단부의 요홈부에 삽입될 수도 있다.
즉, 댐핑부재(313)와 구름부재(315)가 리브(311a)에서 원주방향의 교번으로 배치되도록 결합됨으로써 웜축부시(310)를 웜축(254)에 결합할 때 중심에서 어느 한쪽으로 치우치지 않게 결합되고 경방향으로 동일한 탄성지지력을 유지하게 된다.
즉, 일례로 도 3과 도 5에 도시된 것처럼 웜축부시(310)에 6개의 리브(311a)가 형성되고 이들 리브(311a)에서 원주방향의 교번으로 배치되도록 구름부재(315)와 댐핑부재(313)가 각각 3개의 리브(311a)에 결합될 수 있다.
다만, 반드시 이에 한정되는 것은 아니며 일례로 웜축부시(310)에 3개의 리브(311a)가 형성되는 경우에는 1개의 리브(311a)에는 구름부재(315)가 결합되고 나머지 2개의 리브(311a)에는 댐핑부재(313)가 결합되거나, 1개의 리브(311a)에는 댐핑부재(313)가 결합되고 다른 2개의 리브(311a)에는 구름부재(315)가 결합될 수도 있으며 다양한 실시예로 형성될 수도 있을 것이다.
한편, 연결부재(320)는 내측부재(321)와 외측부재(325) 및 탄성부재(323)를 포함하며 이들 사이에 회전 슬립이 발생되지 않도록 중심홀에서 서로 수직인 경방향으로 돌출된 형상을 구비하고 있다.
금속이나 소결재질로 형성되는 내측부재(321)는 웜축부시(310)의 외주측에 결합되도록 내주면에 웜축부시(310)의 리브(311a) 또는 구름부재(315) 또는 댐핑부재(313)가 삽입되는 요홈부(321a)가 형성되어 있다.
그리고, 금속이나 소결재질로 형성되는 외측부재(325)는 모터축(330)의 외주측에 결합되며, 모터축(330)이 결합되는 중심의 결합홀에는 모터축(330)에 형성되는 축방향의 스플라인과 대응되는 스플라인(325a)이 구비되어 있어서, 모터축(330)과 회전 슬립이 발생되지 않도록 되어 있다.
또한, 내측부재(321)와 외측부재(325)의 사이에는 탄성부재(323)가 압축되면서 밀착 결합되어 웜축(254)과 모터축(330)의 연동 회전시 웜축부시(310)를 통해 전달되는 진동과 소음을 흡수할 수 있게 되어 있다.
여기서, 탄성부재(323)는 전술한 댐핑부재(313)와 동일한 재질로 형성될 수 있으며 설명의 편의상 도면에서는 탄성부재(323)가 외측부재(325)와 별개로 형성되어 결합되는 것으로 도시하였으나 내측부재(321)와 외측부재(325) 사이에 탄성부재(323)를 일체로 몰딩 형성할 수도 있다.
한편, 이와 같은 본 발명의 일실시예에 의한 감속기는, 도 1을 함께 참조하면 감속기와 모터(146)를 매개로 조향휠의 조향력을 보조하는 전동식 동력 보조 조향장치를 구성하게 된다.
즉, 조향휠에 연결된 조향축(도 1의 106 참조)과, 조향축을 차체에 고정하는 조향 컬럼(도 1의 130 참조)과, 조향컬럼에 장착되어 모터(146)의 구동력을 통해 입력받은 회전력을 직선 운동으로 변환하는 랙 기어와 피니언 기어를 포함하는 랙피니언 기구부(도 1의 110 참조)와, 양단부에 타이로드와 너클암을 구비한 랙바(도 1의 112 참조) 등과 결합되어 전동식 동력 보조 조향장치를 구성하게 된다.
이러한 형상과 구조를 갖는 본 발명의 실시예들에 의하면, 전동식 동력 보조 조향장치의 감속기에 있어서 웜축과 모터축이 연결되어 정회전과 역회전이 이루어질 때 웜축과 모터축에 전달되는 진동과 소음을 흡수하고 웜축과 모터축에서 발생되는 슬립을 방지하면서 래틀노이즈와 진동을 줄여주게 되어 운전자의 조향감을 증대시키는 효과가 있게 된다.
이상에서, 본 발명의 실시예들을 구성하는 모든 구성요소들이 하나로 결합되거나 결합되어 동작하는 것으로 설명되었다고 해서, 본 발명이 반드시 이러한 실시예에 한정되는 것은 아니다. 즉, 본 발명의 목적 범위 안에서라면, 그 모든 구성요소들이 하나 이상으로 선택적으로 결합하여 동작할 수도 있다.
이상의 설명은 본 발명의 기술 사상을 예시적으로 설명한 것에 불과한 것으로서, 본 발명이 속하는 기술 분야에서 통상의 지식을 가진 자라면 본 발명의 본질적인 특성에서 벗어나지 않는 범위에서 다양한 수정 및 변형이 가능할 것이다. 따라서, 본 발명에 개시된 실시예들은 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.
146: 모터 254: 웜축
257: 웜축베어링 310: 웜축부시
311a: 리브 313: 댐핑부재
315: 구름부재 320: 연결부재
321: 내측부재 323: 탄성부재
325: 외측부재

Claims (8)

  1. 웜휠과 치합되는 웜축;
    상기 웜축의 양단부 중 모터축과 결합되는 단부의 외주측에 결합되는 웜축부시;
    일측은 상기 웜축부시의 외주측에 결합되고 타측은 상기 모터축의 외주측에 결합되어 상기 모터축의 회전력을 동축상에서 상기 웜축에 전달하는 연결부재를 포함하며,
    상기 웜축부시는 원통형으로 형성되며, 원주방향으로 이격된 위치에 내주면과 외주면쪽으로 돌출되며 축방향으로 길게 형성되는 수개의 리브가 구비되고, 상기 웜축의 단부와 상기 연결부재의 내주면에 상기 리브가 삽입되도록 축방향으로 형성되는 요홈부가 각각 구비되며,
    상기 웜축부시의 리브에는 관통홀이 형성되며, 수개의 리브중 어느 하나의 리브에 형성된 관통홀에는 댐핑부재가 결합되어 상기 요홈부에 삽입되고, 원주방향으로 이웃한 리브에 형성된 관통홀에는 구름부재가 결합되어 상기 요홈부에 삽입되며,
    상기 연결부재는 상기 웜축부시의 외주측에 결합되는 내측부재와, 상기 모터축의 외주측에 결합되는 외측부재, 상기 내측부재와 외측부재의 사이에 밀착 결합되는 탄성부재를 포함하는 전동식 동력 보조 조향장치의 감속기.
  2. 삭제
  3. 삭제
  4. 제 1 항에 있어서,
    상기 웜축부시에 3개의 리브가 형성되며, 1개의 리브에는 상기 구름부재가 결합되고 나머지 2개의 리브에는 상기 댐핑부재가 결합되는 것을 특징으로 하는 전동식 동력 보조 조향장치의 감속기.
  5. 제 1 항에 있어서,
    상기 웜축부시에 3개의 리브가 형성되며, 1개의 리브에는 상기 댐핑부재가 결합되고 다른 2개의 리브에는 상기 구름부재가 결합되는 것을 특징으로 하는 전동식 동력 보조 조향장치의 감속기.
  6. 제 1 항에 있어서,
    상기 댐핑부재와 구름부재가 원주방향의 교번으로 배치되는 것을 특징으로 하는 전동식 동력 보조 조향장치의 감속기.
  7. 제 1 항에 있어서,
    상기 연결부재는 상기 웜축부시의 외주측에 결합되는 내측부재와, 상기 모터축의 외주측에 결합되는 외측부재, 상기 내측부재와 외측부재의 사이에 밀착 결합되는 탄성부재를 포함하는 것을 특징으로 하는 전동식 동력 보조 조향장치의 감속기.
  8. 제 7 항에 있어서,
    상기 외측부재는 상기 모터축이 결합되는 결합홀에 상기 모터축에 형성되는 축방향의 스플라인과 대응되는 스플라인이 구비되는 것을 특징으로 하는 전동식 동력 보조 조향장치의 감속기.
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