KR20120027624A - 랙구동형 동력 보조 조향장치 - Google Patents

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Abstract

본 발명은 랙구동형 동력 보조 조향장치에 관한 것으로, 본 발명에 의하면 노면으로부터 바퀴와 랙바를 통해 전달되는 충격과 진동, 또는 볼너트가 회전하면서 랙바를 슬라이딩시킬 때 랙바와 랙하우징 등을 통해 발생되는 소음을 흡수하며 작동을 원활하게 하고 소음을 줄일 수 있으며, 운전자에게 쾌적한 조향감을 제공하는 효과를 가지게 된다.

Description

랙구동형 동력 보조 조향장치{Rack Assist Type Electric Power Steering Apparatus}
본 발명은 랙구동형 동력 보조 조향장치에 관한 것으로, 더욱 상세하게는 노면으로부터 바퀴와 랙바를 통해 전달되는 충격과 진동, 또는 볼너트가 회전하면서 랙바를 슬라이딩시킬 때 랙바와 랙하우징 등을 통해 발생되는 소음을 흡수하며 작동을 원활하게 하고 소음을 줄일 수 있으며, 운전자에게 쾌적한 조향감을 제공하는 랙구동형 동력 보조 조향장치에 관한 것이다.
자동차의 동력 보조 조향장치는 일반적으로 유압 펌프의 유압을 이용한 유압식 조향장치(Hydraulic Power Steering Apparatus)가 사용되고 있지만, 최근에는 모터를 이용한 전동식 조향장치(Electric Power Steering Apparatus)가 점차로 보편화 되어 가고 있다.
일반적인 전동식 조향장치는 조향휠부터 양측 바퀴에까지 이어지는 조향 계통 및 조향 계통에 조향 보조 동력을 공급하는 보조 동력 기구를 포함하여 구성된다.
보조 동력 기구는 운전자가 조향휠에 가하는 조향 토크를 감지하고 감지된 조향 토크에 비례하는 전기 신호를 출력하는 토크 센서, 토크 센서로부터 전해지는 전기 신호에 기초하여 제어 신호를 발생하는 전자 제어 장치(ECU: Electronic Control Unit), 전자 제어 장치로부터 전해지는 제어 신호에 기초하여 조향 보조 동력을 발생시키는 모터 및 벨트를 매개로 모터에서 발생한 보조 동력을 랙바에 전달하는 벨트식 전동장치를 포함하여 구성된다.
도 1은 종래 기술에 의한 랙구동형 동력 보조 조향장치를 개략적으로 나타낸 부분 단면도이고, 도 2는 종래 기술에 의한 랙구동형 동력 보조 조향장치의 일부를 개략적으로 나타낸 단면도이다.
도 1과 도 2에서 도시하는 바와 같이 종래 기술에 의한 랙구동형 동력 보조 조향장치는 자동차의 횡 방향으로 연장되어 외주면 일측에 랙 기어를 구비하는 랙바(140), 랙 기어와 맞물리는 피니언 기어를 구비하는 피니언축(110), 볼(220)을 매개로 외주스크류홈(145)과 맞물리는 볼너트(210), 볼너트(210)와 모터축(155)을 연결하는 벨트식 전동장치(160) 및 모터(150)를 포함하여 구성된다.
피니언축(110)은 조향축을 통해 조향휠에 연결되고, 외주면 일측에 일정 길이의 외주스크류홈(145)이 형성되어 있는 랙바(140)는 랙하우징(120)에 내장된다.
벨트식 전동장치(160)는 모터축(155) 및 볼너트(210)를 연결하는 벨트를 포함하여 형성되며, 조향휠에 가해진 조향 토크에 비례하여 모터(150)에서 발생하는 조향 보조 동력을 볼너트(210)를 통해 랙바(140)에 전달한다.
도 2에서 도시하는 바와 같이 종래 기술에 의한 랙구동형 동력 보조 조향장치는 외주면에 외주스크류홈(145)을 구비하는 랙바(140), 볼(220)이 순환하는 중간 경로(215)를 구비하는 볼너트(210), 상기 랙바의 외주스크류홈(145)과 중간 경로(215)에 접하면서 구름이동 하는 볼(220), 상기 볼너트(210)의 끝단에 부착되는 엔드 캡(230) 등을 포함하여 구성된다.
이와 같은 랙구동형 동력 보조 조향장치는 볼(220)이 랙바(140)의 외주스크류홈(145)과 볼너트(210)의 내주스크류홈과 접촉하면서 구름에 의한 이동에 의하여 랙바(140)를 슬라이딩시키게 된다.
그러나, 이러한 종래 기술에 의한 경우에는 노면으로부터 바퀴와 랙바를 통해 전달되는 충격과 진동, 또는 볼너트가 회전하면서 랙바를 슬라이딩시킬 때 랙바와 랙하우징 등을 통해 소음과 진동이 발생되는 문제점이 있었고, 이러한 소음과 진동이 다른 부품들과 함께 운전자에게 전달되어 운전자의 조향감을 저하시키는 문제점이 있었다.
이에 본 발명은 상기와 같은 배경에서 안출된 것으로, 자동차의 랙구동형 동력 보조 조향장치에 있어서, 노면으로부터 바퀴와 랙바를 통해 전달되는 충격과 진동, 또는 볼너트가 회전하면서 랙바를 슬라이딩시킬 때 랙바와 랙하우징 등을 통해 발생되는 소음을 흡수하며 작동을 원활하게 하고 소음을 줄일 수 있으며, 운전자에게 쾌적한 조향감을 제공하는 데에 그 목적이 있다.
이러한 목적을 성취하기 위한 본 발명의 일실시예는, 볼을 매개로 랙바와 결합되고, 구동 벨트에 결합되는 구동풀리와 종동풀리에 의해 회전하며 상기 랙바를 슬라이딩시키는 볼너트와, 상기 볼너트의 외주면에 장착되어 회전을 지지하는 베어링, 및 상기 볼너트의 외주면과 종동풀리 사이에 결합되는 댐핑지지부재를 포함하여 구성되는 것을 특징으로 하는 랙구동형 동력 보조 조향장치를 제공한다.
이와 같은 본 발명에 의하면, 노면으로부터 바퀴와 랙바를 통해 전달되는 충격과 진동, 또는 볼너트가 회전하면서 랙바를 슬라이딩시킬 때 랙바와 랙하우징 등을 통해 발생되는 소음을 흡수하며 작동을 원활하게 하고 소음을 줄일 수 있으며, 운전자에게 쾌적한 조향감을 제공하는 효과를 가지게 된다.
도 1은 종래 기술에 의한 랙구동형 동력 보조 조향장치를 개략적으로 나타낸 부분 단면도;
도 2는 종래 기술에 의한 랙구동형 동력 보조 조향장치의 일부를 개략적으로 나타낸 단면도;
도 3은 본 발명의 일실시예에 의한 랙구동형 동력 보조 조향장치의 일부를 나타내는 단면도;
도 4와 도 5는 본 발명의 일실시예에 의한 랙구동형 동력 보조 조향장치 중 댐핑지지부재를 나타내는 단면도;
도 6은 도 3의 다른 실시예를 나타내는 단면도이다.
이하, 본 발명의 일부 실시예들을 예시적인 도면을 통해 상세하게 설명한다. 각 도면의 구성요소들에 참조부호를 부가함에 있어서, 동일한 구성요소들에 대해서는 비록 다른 도면상에 표시되더라도 가능한 한 동일한 부호를 가지도록 하고 있음에 유의해야 한다. 또한, 본 발명을 설명함에 있어, 관련된 공지 구성 또는 기능에 대한 구체적인 설명이 본 발명의 요지를 흐릴 수 있다고 판단되는 경우에는 그 상세한 설명은 생략한다.
또한, 본 발명의 구성 요소를 설명하는 데 있어서, 제 1, 제 2, A, B, (a), (b) 등의 용어를 사용할 수 있다. 이러한 용어는 그 구성 요소를 다른 구성 요소와 구별하기 위한 것일 뿐, 그 용어에 의해 해당 구성 요소의 본질이나 차례 또는 순서 등이 한정되지 않는다. 어떤 구성 요소가 다른 구성요소에 "연결", "결합" 또는 "접속"된다고 기재된 경우, 그 구성 요소는 그 다른 구성요소에 직접적으로 연결되거나 또는 접속될 수 있지만, 각 구성 요소 사이에 또 다른 구성 요소가 "연결", "결합" 또는 "접속"될 수도 있다고 이해되어야 할 것이다.
도 3은 본 발명의 일실시예에 의한 랙구동형 동력 보조 조향장치의 일부를 나타내는 단면도이고, 도 4와 도 5는 본 발명의 일실시예에 의한 랙구동형 동력 보조 조향장치 중 댐핑지지부재를 나타내는 단면도이며, 도 6은 도 3의 다른 실시예를 나타내는 단면도이다.
이들 도면에 도시된 바와 같이 본 발명의 일실시예에 의한 랙구동형 동력 보조 조향장치는, 볼을 매개로 랙바와 결합되고, 구동 벨트에 결합되는 구동풀리와 종동풀리(350b)에 의해 회전하며 상기 랙바를 슬라이딩시키는 볼너트와, 상기 볼너트의 외주면에 장착되어 회전을 지지하는 베어링, 및 상기 볼너트의 외주면과 종동풀리(350b) 사이에 결합되는 댐핑지지부재를 포함하여 구성된다.
이러한 랙구동형 동력 보조 조향장치는 구동수단과 종동수단을 구비하는데, 구동수단은 전자제어장치(ECU)에 의해 제어되는 전동모터(150)와, 상기 전동모터(150)의 축(155)에 고정된 구동풀리(350a) 및, 상기 구동풀리(350a)에 감겨진 구동벨트(340) 등으로 이루어진다.
또한, 종동수단은 랙바(140)를 감싸는 랙하우징(120)의 내부에 랙바(140)를 지지하는 볼너트(310)가 구비되고, 볼너트(310)의 외주면에 별도로 성형된 종동풀리(350b)가 조립 형성된다.
전동모터(150)의 구동풀리(350a)와 랙바(140)의 종동풀리(350b)는 서로 평행하게 배치되며, 이 구동풀리(350a)와 종동풀리(350b)에는 구동벨트(340)가 끼워져 전동모터(150)의 회전력을 랙바(140)에 전달하고, 볼너트(310)의 동작에 의하여 랙바(140)를 좌우로 이동시켜 조향 보조력을 발생시키게 된다.
볼너트(310)는 볼을 매개로 랙바(140)와 결합되어 회전하면서 랙바(140)를 랙하우징(120)의 내측에서 슬라이딩시키게 되고, 볼너트(310)의 외주면에는 볼너트(310)의 회전을 지지하는 베어링(330)이 장착되어 있다.
볼너트(310)의 내주면과 랙바(140)의 외주면에는 랙바(140)를 축방향으로 슬라이딩시켜 조향 보조력을 발생시킬 수 있도록 동력전달구조가 마련되는데, 이 동력전달구조는 랙바(140)의 외주면에 반구형 단면의 나선형으로 마련된 외주스크류홈(145)과, 이에 삽입되는 볼(220) 및, 외주스크류홈(145)과 대응되게 볼너트(310)의 내주면에 반구형 단면의 나선형으로 마련된 내주스크류홈(320)으로 이루어진다.
볼너트(310)는 내주면에 내주스크류홈(320)이 형성된 중공관으로서, 그 축방향 일측에 종동풀리(350b)가 설치되고, 그 축방향 타측에는 외륜(330a)과, 내륜(330b), 볼(330c)로 형성되는 베어링(330)이 설치된다.
여기서, 볼너트(310)의 외주면과 종동풀리(350b)의 사이에는 댐핑지지부재(360)가 결합되는데, 이에 추가적으로 베어링(330)의 외륜(330a)과 랙하우징(120) 사이, 베어링(330)의 내륜(330b)과 볼너트(310)의 사이에 결합될 수 있다.
댐핑지지부재(360)는 지지부(360a)와 댐핑부(360b)로 형성되는데, 지지부(360a)는 금속 재질의 환형으로 형성되어 있어서 결합되는 상대품과 견고하게 고정될 수 있도록 되어 있다.
댐핑부(360b)는 탄성재질로 형성되며, 지지부(360a)의 외주면과 내주면 중 어느 일측으로 돌출되게 형성되거나, 지지부(360a)의 외주면과 내주면의 양측으로 돌출되게 형성되어 있어서, 노면으로부터 바퀴와 랙바를 통해 전달되는 충격과 진동, 볼너트(310)와 벨트 구동시 전달되는 진동과 소음을 흡수하게 되어 있다.
댐핑부(360b)는 내후성과 신축성을 구비하도록 NR(Natural Rubber), NBR(Nitrile Butadiene Rubber), CR(Chloroprene Rubber), EPDM(Ethylene Propylene Terpolymer), FPM(Fluoro Rubber), SBR(Styrene Butadine Rubber), CSM(Chlorosulphonated Polyethylene), 우레탄, 실리콘 등과 같은 재질로 형성되어 소음과 진동을 흡수하는 댐핑 역할을 하게 된다.
이와 같은 댐핑지지부재(360)는 도 4와 도 5에 도시된 것처럼 다양한 구조와 형상으로 형성된다.
먼저 도 4에 도시된 댐핑지지부재(360)의 지지부(360a)는 원주 방향으로 이격되도록 내주면과 외주면의 어느 일측 또는 양측에 요홈부(365)가 형성되어 있고, 이 요홈부(365)에 댐핑부(360b)가 형성되어 있다.
즉, 도 4의 (a)와 같이 지지부(360a)의 외주면에 요홈부(365)가 형성되고 이 요홈부(365)에 댐핑부(360b)가 외주 방향으로 돌출 형성되거나, (b)와 같이 지지부(360a)의 내주면에 요홈부(365)가 형성되고 이 요홈부(365)에 댐핑부(360b)가 내주 방향으로 돌출 형성되거나, (c)와 같이 지지부(360a)의 내주면과 외주면 양측에 요홈부(365)가 형성되고 이들 요홈부(365)에 댐핑부(360b)가 각각 외주 방향과 내주 방향으로 돌출되게 형성될 수 있다.
또한, 댐핑지지부는 도 5에 도시된 것처럼 지지부(360a)에 관통홀(367)이 원주 방향으로 이격되게 형성되어 있고, 이 관통홀(367)에 댐핑부(360b)가 압입 결합되거나 일체로 충진되어 형성된다.
즉, 도 5의 (a)와 같이 지지부(360a)의 관통홀(367)에 댐핑부(360b)가 외주 방향으로 돌출되게 형성되거나, (b)와 같이 지지부(360a)의 관통홀(367)에 댐핑부(360b)가 내주 방향으로 돌출되게 형성되거나, (c)와 같이 지지부(360a)의 관통홀(367)에 댐핑부(360b)가 각각 외주 방향과 내주 방향으로 돌출되게 형성될 수 있다.
이러한 댐핑지지부재(360)는 볼너트(310)의 외주면과 종동풀리(350b) 사이(도 3 참조), 베어링의 외륜(330a)과 랙하우징(120) 사이(도 4 참조), 베어링의 내륜(330b)과 볼너트(310)의 사이(미도시)에 결합될 때, 댐핑부(360b)가 탄성 변형되면서 결합되어 결합되는 상대 부품과의 제작 및 조립 공차에 의한 유격을 보상하여 견고하게 고정될 수 있게 되어 있다.
또한, 탄성 재질로 형성되는 댐핑부에 의해 노면으로부터 바퀴와 랙바를 통해 전달되는 충격과 진동, 볼너트와 벨트 구동시 전달되는 진동과 소음도 흡수할 수 있게 된다.
이상에서 상세히 설명한 바와 같은 본 발명의 일실시예에 의한 랙구동형 동력 보조 조향장치는, 노면으로부터 바퀴와 랙바를 통해 전달되는 충격과 진동, 또는 볼너트가 회전하면서 랙바를 슬라이딩시킬 때 랙바와 랙하우징 등을 통해 발생되는 소음을 흡수하며 작동을 원활하게 하고 소음을 줄일 수 있으며, 운전자에게 쾌적한 조향감을 제공하는 효과를 가지게 된다.
이상에서, 본 발명의 실시예를 구성하는 모든 구성 요소들이 하나로 결합되거나 결합되어 동작하는 것으로 설명되었다고 해서, 본 발명이 반드시 이러한 실시예에 한정되는 것은 아니다. 즉, 본 발명의 목적 범위 안에서라면, 그 모든 구성 요소들이 하나 이상으로 선택적으로 결합하여 동작할 수도 있다.
또한, 이상에서 기재된 "포함하다", "구성하다" 또는 "가지다" 등의 용어는, 특별히 반대되는 기재가 없는 한, 해당 구성 요소가 내재될 수 있음을 의미하는 것이므로, 다른 구성 요소를 제외하는 것이 아니라 다른 구성 요소를 더 포함할 수 있는 것으로 해석되어야 한다. 기술적이거나 과학적인 용어를 포함한 모든 용어들은, 다르게 정의되지 않는 한, 본 발명이 속하는 기술 분야에서 통상의 지식을 가진 자에 의해 일반적으로 이해되는 것과 동일한 의미를 가진다. 사전에 정의된 용어와 같이 일반적으로 사용되는 용어들은 관련 기술의 문맥 상의 의미와 일치하는 것으로 해석되어야 하며, 본 발명에서 명백하게 정의하지 않는 한, 이상적이거나 과도하게 형식적인 의미로 해석되지 않는다.
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.
310: 볼너트 320: 내주스크류홈
330: 베어링 340: 구동벨트
350a: 구동풀리 350b: 종동풀리
360: 댐핑지지부재 360a: 지지부
360b: 댐핑부 365: 요홈부
367: 관통홀

Claims (8)

  1. 볼을 매개로 랙바와 결합되고, 구동 벨트에 결합되는 구동풀리와 종동풀리에 의해 회전하며 상기 랙바를 슬라이딩시키는 볼너트;
    상기 볼너트의 외주면에 장착되어 회전을 지지하는 베어링; 및
    상기 볼너트의 외주면과 종동풀리 사이에 결합되는 댐핑지지부재;
    를 포함하여 구성되는 것을 특징으로 하는 랙구동형 동력 보조 조향장치.
  2. 제 1 항에 있어서,
    상기 댐핑지지부재는 환형의 지지부와, 상기 지지부의 내주면과 외주면의 어느 일측 또는 양측에 형성되는 댐핑부를 구비하는 것을 특징으로 하는 랙구동형 동력 보조 조향장치.
  3. 제 2 항에 있어서,
    상기 지지부는 내주면과 외주면의 어느 일측 또는 양측에 요홈부가 형성되고, 상기 요홈부에 상기 댐핑부가 돌출되게 형성되는 것을 특징으로 하는 랙구동형 동력 보조 조향장치.
  4. 제 3 항에 있어서,
    상기 요홈부는 원주 방향으로 서로 이격되게 형성되고, 상기 댐핑부가 상기 요홈부에 형성되는 것을 특징으로 하는 랙구동형 동력 보조 조향장치.
  5. 제 2 항에 있어서,
    상기 지지부는 원주 방향으로 이격되게 형성되는 관통홀을 구비하고, 상기 관통홀에 상기 댐핑부가 압입 결합되거나, 상기 관통홀에 충진되어 상기 지지부와 상기 댐핑부가 일체로 형성되는 것을 특징으로 하는 랙구동형 동력 보조 조향장치.
  6. 제 5 항에 있어서,
    상기 댐핑부는 상기 지지부의 내주면과 외주면의 어느 일측 또는 양측으로 돌출되게 형성되는 것을 특징으로 하는 랙구동형 동력 보조 조향장치.
  7. 제 2 항에 있어서,
    상기 댐핑지지부재는 상기 베어링의 외륜과 랙하우징 사이에 추가로 결합되는 것을 특징으로 하는 랙구동형 동력 보조 조향장치.
  8. 제 2 항에 있어서,
    상기 댐핑지지부재는 상기 베어링의 내륜과 볼너트의 사이에 추가로 결합되는 것을 특징으로 하는 랙구동형 동력 보조 조향장치.
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Cited By (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
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KR101427474B1 (ko) * 2012-09-28 2014-08-08 주식회사 만도 랙구동형 동력 보조 조향장치
CN109850005A (zh) * 2017-11-30 2019-06-07 株式会社万都 齿条辅助型电动转向装置

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CN109850005A (zh) * 2017-11-30 2019-06-07 株式会社万都 齿条辅助型电动转向装置

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