KR20090082821A - 전동식 동력 보조 조향장치 - Google Patents

전동식 동력 보조 조향장치 Download PDF

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Abstract

본 발명은 윔기어가 구비되는 웜샤프트; 웜기어와 맞물려 회전되면서 내측의 조향축을 회전시키는 웜휠; 웜샤프트와 웜휠을 감싸는 하우징; 하우징의 일측과 결합되며 모터축을 회전시키는 모터; 모터축과 웜샤프트를 연결하는 연결부; 하우징에 구비되고 웜샤프트의 일단을 지지하는 탄성부를 포함한다.
본 발명에 따른 전동식 동력 보조 조향장치는 웜기어와 웜휠의 맞물림을 개선하고, 각종 진동이나 충격을 흡수한다.
웜샤프트, 웜휠, 조향축, 모터, 베어링

Description

전동식 동력 보조 조향장치{COLUMN ASSIST TYPE ELECTRIC POWER STEERING SYSTEM}
본 발명은 조향장치에 관한 것으로서, 보다 상세하게는 모터와 웜기어를 통해 조향축을 회전시켜 조향휠을 조절하는 과정에서, 모터의 회전력을 손실없이 전달하고 각종 충격이나 진동을 흡수하는 전동식 동력 보조 조향장치에 관한 것이다.
차량 조향장치의 최근 기술 동향은 조향 상태의 안정성 및 부드럽고 편안한 조향감 등 안전과 함께 운전자의 편리성을 추구하는 방향으로 연구개발이 이루어지고 있다. 이러한 개발 추세에 따라 운전자의 조향감을 향상시키기 위한 방법으로 유압식 또는 전동식 등의 다양한 동력 보조 조향장치들이 개발되고 있는데, 유압식에 비해 전동식이 경량화되고 에너지 소모량이 적으며 차량 연비가 향상되는 이점 때문에 전동식 동력 보조 조향장치들의 사용이 늘어나고 있는 추세이다.
전동식 동력 보조 조향장치는 차속 센서 및 조향 토크 센서 등에서 감지한 차량의 운행 조건에 따라 전자 제어 장치에서 모터를 구동시켜 운전자의 조향력을 보조함으로써, 저속 운행시에는 가볍고 편안한 조향 상태를 제공하고, 고속 운행시에는 무겁고 안정적인 조향 상태를 제공하며, 돌발적인 비상 상황에서는 이에 대처하여 급속한 조향이 가능하도록 하는 등 운전자에게 최적의 조향감을 유지할 수 있도록 하는 조향 성능을 제공한다.
이러한 전동식 동력 보조 조향장치는 장착되는 위치에 따라 여러 가지 종류로 나눠질 수 있는데, 그 중 컬럼 타입 전동식 동력 보조 조향장치(C-EPS: Column Assist Type Electric Power Steering System)는 운전석의 조향휠과 차량 하부의 기어박스를 연결하는 조향축을 차체에 고정하기 위한 조향 컬럼 부위에 전동 모터를 구비한 동력 보조 조향장치를 설치하여 운전자가 조작하는 조향휠의 회전력이 동력 보조 조향장치에 의해서 기어박스에 전달될 수 있도록 하는 장치이다.
도 1은 종래의 컬럼 타입 전동식 동력 보조 조향장치의 내부 구조를 나타낸 단면도이다.
도 1을 참조하면, 전동식 동력 보조 조향장치(100)는 중간부에 웜 기어(130)가 형성된 웜 샤프트(140)가 구비되고 웜 샤프트(140)의 양단에는 제 1 웜 샤프트 베어링(150)과 제 2 웜 샤프트 베어링(160)이 각각 설치되어 웜 샤프트(140)를 지지하며 웜 샤프트(140)는 모터축(170)과 연결되어 모터(180)의 구동에 의해 웜 샤프트(140)가 회전하는 구조로 되어 있다.
상기 웜 샤프트(140)의 중간부에 형성된 웜 기어(130)와 이물림될 수 있도록 웜 기어(130)의 외경 일측에는 웜 휠(120)이 구비되며, 웜 휠(120)은 운전자가 조작하는 조향휠(미도시)의 회전력을 전달하는 조향축(110)에 장착되어, 모터(180)의 구동에 의한 웜 샤프트(140)의 회전력이 조향축(110)에 전달되는 구조이다.
따라서, 차량 운행 조건에 따라 차량에 구비된 전자 제어 장치에 의해 모터(180)의 구동을 제어하고 모터(180)의 구동에의한 웜 샤프트(140)의 회전력이 운전자가 조작하는 조향휠(미도시)의 회전력에 부가하여 조향축(110)에 전달됨으로써 운전자의 조향 운전 상태를 부드럽고 안정적으로 유지할 수 있게 된다.
이와 같이 웜기어 방식으로 기어가 맞물리는 윔휠(120)과 웜샤프트(140)는 외부로부터의 보호를 위해 하우징(190) 내부에 장착된다.
종래의 전동식 동력 보조 조향장치는 모터의 출력이 웜샤프트로 전달되는 과정에서 웜샤프트에 충격이 가해져 소음을 유발하고 웜휠과 웜기어간의 맞물림이 원활하지 못한 문제점이 있다.
그리고, 종래의 전동식 동력 보조 조향장치는 기어 사이의 끼임을 개선하기 위해 각 웜샤프트베어링의 유격이 크도록 설계하여, 베어링의 볼 사이에서 이음이 발생하고, 이로 인해 치타음이나 래틀이 발생하는 문제점이 있다.
따라서, 이를 개선할 필요성이 요청된다.
본 발명은 상기와 같은 문제점들을 개선하기 위해 안출된 것으로서, 베어링을 삭제하면서 웜샤프트의 회전이 원활히 이루어지도록 하고, 모터에서 웜샤프트로 전달되는 충격을 완화하는 전동식 동력 보조 조향장치를 제공하는데 그 목적이 있다.
상기와 같은 목적을 달성하기 위하여 본 발명은 윔기어가 구비되는 웜샤프트; 상기 웜기어와 맞물려 회전되면서 내측의 조향축을 회전시키는 웜휠; 상기 웜샤프트와 상기 웜휠을 감싸는 하우징; 상기 하우징의 일측과 결합되며 모터축을 회전시키는 모터; 상기 모터축과 상기 웜샤프트를 연결하는 연결부; 상기 하우징에 구비되고 상기 웜샤프트의 일단을 지지하는 탄성부를 포함하는 것을 특징으로 하는 전동식 동력 보조 조향장치를 제공한다.
상기 연결부는 상기 모터축과 상기 웜샤트프가 결합되며 외주면이 구형상을 하는 결속체; 및 상기 결속체를 감싸 상기 결속체가 원활히 회전하도록 하는 커버체를 포함하는 것을 특징으로 한다.
상기 결속체에는 상기 모터축의 일단에 각진 형상을 갖는 모터돌기가 삽입되어 맞물리도록 모터돌기홈 및 상기 웜샤프트의 끝단에 각진 형상을 갖는 샤프트돌기가 삽입되어 맞물리도록 샤프트돌기홈이 형성되는 것을 특징으로 한다.
상기 탄성부는 상기 하우징에 형성되는 장착홈에 삽입되어 일측이 상기 하우징을 지지하고 타측이 상기 웜샤프트를 탄성 지지하는 코일스프링인 것을 특징으로 한다.
상기 하우징에는 상기 웜샤프트의 일단 외주면이 관통되어 회전되도록 베어링이 더 구비되는 것을 특징으로 한다.
상기 하우징의 내측면과 상기 베어링 사이에는 상기 베어링을 탄성 지지하는 탄성부시가 더 구비되는 것을 특징으로 한다.
상기한 바와 같이 본 발명에 따른 전동식 동력 보조 조향장치는 구형상의 결속체가 커버체 내부에서 회전되면서 모터축과 웜샤프트와 결합되므로, 회전력을 전달에 따른 손실을 줄이며 각 축에서 발생하는 진동을 흡수하는 효과가 있다.
그리고, 본 발명에 따른 전동식 동력 보조 조향장치는 탄성부가 웜샤프트의 일단을 탄성 지지하여, 좌우 방향으로 발생하는 진동이나 충격을 흡수하고, 웜기어와 웜휠의 맞물림을 최적화하는 효과가 있다.
또한, 본 발명에 따른 전동식 동력 보조 조향장치는 웜샤프트를 감싸는 베어링과 하우징 사이에 탄성부시가 구비되어, 상하방향으로 발생하는 진동이나 충격을 흡수하고, 웜기어와 웜휠의 맞물림을 최적화하는 효과가 있다.
이하, 첨부된 도면을 참조하여 본 발명에 따른 전동식 동력 보조 조향장치의 실시예를 설명한다.
이러한 과정에서 도면에 도시된 선들의 두께나 구성요소의 크기 등은 설명의 명료성과 편의상 과장되게 도시되어 있을 수 있다.
또한, 후술되는 용어들은 본 발명에서의 기능을 고려하여 정의된 용어들로써, 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 2는 본 발명의 일 실시예에 따른 동력 보조 조향장치를 개략적으로 도시한 단면도이다.
도 2를 참조하면, 전동식 동력 보조 조향장치(10)는 모터(20)의 구동에 따라 조향축(51)이 회전되도록, 모터(20)외에 윔샤프트(40), 윔휠(50), 하우징(30), 연결부(60) 및 탄성부(70)를 구비한다.
상기 모터(20)에는 모터축(21)이 구비되고, 전류가 모터(20)에 공급되면 모터축(21)이 회전된다. 이러한 모터(20)에는 하우징(30)이 결합되고, 하우징(30)에는 윔샤프트(40)와 웜휠(50)이 내장된다.
상기 웜샤프트(40)의 외주면에는 웜기어(41)가 형성되어, 윔휠(50)의 외주면에 형성된 기어와 맞물린다. 이러한 윔휠(50)의 내측에는 조향축(51)이 구비되고, 윔샤프트(40)의 회전에 따라 조향축(51)이 회전되어 미도시한 조향휠에 회전력을 전달한다.
상기 연결부(60)는 모터축(21)과 웜샤프트(40)를 연결한다. 이러한 연결부(60)는 모터축(21)의 회전력을 윔샤프트(40)에 전달한다. 상기 탄성부(70)는 하우징(30)에 구비되어 웜샤프트(40)의 일단을 탄성 지지한다.
상기 연결부(60)는 회전 마찰력을 최소화하면서 모터축(21)의 회전력이 손실되지 않고 웜샤프트(40)로 전달되도록 하며, 본 발명의 실시예로, 결속체(61)와 커버체(62)를 구비한다. 상기 결속체(61)는 외주면이 구형상을 하며, 한 쌍의 커버체(62)가 이러한 결속체(61)를 감싸 결속체(61)의 원활한 회전이 가능하도록 한다. 한편, 상기 결속체(61)의 일측에는 모터축(21)의 일단에 형성되는 모터돌기(22)가 삽입되기 위한 모터돌기홈(63)이 형성된다. 이러한 모터돌기(22)는 각진 형상을 하고, 모터돌기홈(63)은 모터돌기(22)에 대응되는 형상을 한다. 따라서, 모터축(21)의 회전과정에서 모터돌기(22)가 모터돌기홈(63)에 삽입되어 맞물린 상태로 회전하여, 결속체(61)를 회전시킨다. 그리고, 상기 결속체(61)의 타측에는 윔샤프트(40)의 타단에 형성되는 샤프트돌기(42)가 삽입되기 위한 샤프트돌기홈(64)이 형성된 다. 이러한 샤프트돌기(42)는 각진 형상을 하고, 샤프트돌기홈(64)은 샤프트돌기(42)에 대응되는 형상을 한다. 따라서, 회전체(61)의 회전과정에서 샤프트돌기(42)가 샤프트돌기홈(64)에 삽입되어 맞물린 상태로 회전하여, 웜샤프트(40)를 회전시킨다.
한편, 본 발명의 실시예로 상기 탄성부(70)는 하우징(30)에 형성되는 코일스프링이 될 수 있다. 이러한 코일스프링은 장착홈(31)에 설치되어 일측이 하우징(30)을 지지하고, 타측이 웜샤프트(40)의 일단을 탄성 지지한다.
상기 하우징(30)에는 웜샤프트(40)의 회전이 원활히 이루어지도록 베어링(81)이 구비된다. 이러한 베어링(81)의 내측으로 윔샤프트(40)가 관통되고, 웜샤프트(40)의 외주면이 베어링(81)과 접촉되면서 회전된다.
상기 하우징(30)에는 탄성재질의 탄성부시(90)가 구비된다. 이러한 탄성부시(90)는 베어링(81)이 하우징(30)의 내측면과 직접 접촉되는 것을 방지한다.
상기와 같은 구조를 갖는 본 발명의 일 실시예에 따른 전동식 동력 보조 조향장치의 작용을 설명하면 다음과 같다.
모터(20)에 전원이 인가되어 모터축(21)이 회전되면, 모터축(21)의 일단에 형성되는 모터돌기(22)가 삽입되어 맞물려 있는 구 형상의 결속체(61)가 회전된다.
이때, 웜샤프트(40)의 타단에 형성되는 샤프트돌기(42)는 결속체(61)의 타측에 삽입되어 맞물려 있으므로, 결속체(61)의 회전과 연동되어 윔샤프트(40)가 회전된다.
상기 웜샤프트(40)의 회전으로 인해, 웜기어(41)와 맞물려 있는 웜휠(50)이 회전되고, 이로 인해, 웜휠(50) 내측에 구비되는 조향축(51)이 회전되어 미도시한 조향휠을 조작하게 된다.
한편, 상기 결속체(61)는 커버체(62) 내부에서 회전되고, 양측에는 모터축(21)과 윔샤프트(40)가 맞물려 있으므로, 모터(20)에서 발생되는 회전력이 웜샤프트(40)에 안정적으로 전달된다. 뿐만 아니라, 커버체(62) 내부에서 결속체(61)가 회전하므로, 모터축(21)이나 윔샤프트(40)에서 발생하는 유동이나 변형 및 진동을 흡수한다.
그리고, 탄성부(70)가 웜샤프트(40)의 일단을 탄성 지지하여 줌으로써, 모터(20)에서 발생하는 좌우 진동을 완화하고, 웜기어(41)와 웜휠(50) 간의 맞물림이 안정적으로 유지된다.
또한, 상기 웜샤프트(40)를 감싸는 베어링(81)과 하우징(30) 사이에 탄성부시(90)가 구비됨으로써, 웜샤프트(40)의 상하진동을 흡수하여 웜기어(41)와 웜휠(50) 간의 맞물림이 안정적으로 유지된다.
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.
따라서, 본 발명의 진정한 기술적 보호범위는 아래의 특허청구범위에 의해서 정하여져야 할 것이다.
도 1은 종래의 컬럼 타입 전동식 동력 보조 조향장치의 내부 구조를 나타낸 단면도이다.
도 2는 본 발명의 일 실시예에 따른 동력 보조 조향장치를 개략적으로 도시한 단면도이다.
*도면의 주요부분에 대한 부호의 설명*
20 : 모터 30 : 하우징
40 : 웜샤프트 41 : 웜기어
50 : 웜휠 51 : 조향축
60 : 연결부 70 : 탄성부
90 : 탄성부시

Claims (6)

  1. 윔기어가 구비되는 웜샤프트;
    상기 웜기어와 맞물려 회전되면서 내측의 조향축을 회전시키는 웜휠;
    상기 웜샤프트와 상기 웜휠을 감싸는 하우징;
    상기 하우징의 일측과 결합되며 모터축을 회전시키는 모터;
    상기 모터축과 상기 웜샤프트를 연결하는 연결부; 및
    상기 하우징에 구비되고 상기 웜샤프트의 일단을 지지하는 탄성부를 포함하는 것을 특징으로 하는 전동식 동력 보조 조향장치.
  2. 제 1항에 있어서,
    상기 연결부는 상기 모터축과 상기 웜샤트프가 결합되며 외주면이 구형상을 하는 결속체; 및
    상기 결속체를 감싸 상기 결속체가 원활히 회전하도록 하는 커버체를 포함하는 것을 특징으로 하는 전동식 동력 보조 조향장치.
  3. 제 2항에 있어서,
    상기 결속체에는 상기 모터축의 일단에 각진 형상을 갖는 모터돌기가 삽입되어 맞물리도록 모터돌기홈 및 상기 웜샤프트의 끝단에 각진 형상을 갖는 샤프트돌기가 삽입되어 맞물리도록 샤프트돌기홈이 형성되는 것을 특징으로 하는 전동식 동 력 보조 조향장치.
  4. 제 1항에 있어서,
    상기 탄성부는 상기 하우징에 형성되는 장착홈에 삽입되어 일측이 상기 하우징을 지지하고 타측이 상기 웜샤프트를 탄성 지지하는 코일스프링인 것을 특징으로 하는 전동식 동력 보조 조향장치.
  5. 제 1항에 있어서,
    상기 하우징에는 상기 웜샤프트의 일단 외주면이 관통되어 회전되도록 베어링이 더 구비되는 것을 특징으로 하는 전동식 동력 보조 조향장치.
  6. 제 5항에 있어서,
    상기 하우징의 내측면과 상기 베어링 사이에는 상기 베어링을 탄성 지지하는 탄성부시가 더 구비되는 것을 특징으로 하는 전동식 동력 보조 조향장치.
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* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
KR101315666B1 (ko) * 2009-12-29 2013-10-08 주식회사 만도 전동식 동력 보조 조향장치의 감속기 및 이를 이용한 전동식 동력 보조 조향장치
KR101395277B1 (ko) * 2013-12-17 2014-05-16 (주)한성티앤아이 작업대 수평 유지장치
US9568044B2 (en) 2014-06-11 2017-02-14 Hyundai Mobis Co., Ltd. Motor driven power steering system

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