KR102672723B1 - 차량의 조향 시스템 - Google Patents

Abstract

차량의 조향 시스템이 개시된다. 본 실시 예에 의한 차량의 조향 시스템은 양단이 차륜 측에 각각 연결되고, 차체의 폭 방향을 따라 연장 형성되는 랙바, 전원장치로부터 전력을 공급받아 동력을 제공하는 모터, 랙바와 모터 사이에 마련되어, 모터에서 제공되는 동력을 랙바로 전달하는 기어조립체를 포함하고, 기어조립체는 모터로부터 동력이 전달되는 입력축과, 랙바 측으로 동력을 전달하는 출력축과, 입력축과 출력축 중 적어도 어느 하나의 외주면에 마련되는 밀봉부재를 포함하여 제공될 수 있다.

Description

차량의 조향 시스템{STEERING SYSTEM FOR VEHICLE}

본 발명은 차량의 조향 시스템에 관한 것으로서, 보다 상세하게는 기어를 비롯한 각종 부품요소의 변형을 방지하여 내구성을 증대시킴과 동시에, 작동 신뢰성이 향상된 차량의 조향 시스템에 관한 것이다.

일반적으로 차량에는 스티어링 휠을 조작하는 운전자의 조타력을 보조하기 위해 동력 보조 조향장치가 적용되고 있다. 동력 보조 조향장치는 펌프가 형성한 유압을 이용하여 조타력을 보조하는 유압식 파워 스티어링(HPS: Hydraulic Power Steering)과, 모터의 회전 동력을 이용하여 조타력을 보조하는 전동식 파워 스티어링(MDPS: Motor Driven Power Steering) 등이 있다.

이 중, 전동식 파워 스티어링은 스티어링 휠의 토크 센서와 차속 센서 등에서 감지한 차량의 운행조건에 근거하여 전자제어유닛이 모터를 구동시켜 차량의 조향을 위한 조타력을 보조한다. 이러한 전동식 파워 스티어링에 의해 차량의 저속운행 시 가볍고 편안한 조향감을 제공하며, 고속운행 시에는 안정감 있는 조향감과 더불어 탁월한 차량 조향성을 제공할 수 있다. 또한, 전동식 파워 스티어링은 회전된 스티어링 휠의 신속한 복원을 보조하여, 차량의 어느 운용조건에서도 운전자에게 편리한 조향 여건을 마련해줄 수 있다.

통상적으로 전동식 파워 스티어링은 동력을 제공하는 모터와, 모터로부터 발생된 회전력을 스티어링 휠에 연결된 칼럼 또는 차륜 측에 연결된 랙바에 전달하는 기어조립체를 구비하며, 모터와 기어조립체의 설치 위치에 따라 다양한 타입으로 분류될 수 있다. 일 예로, 모터가 칼럼 측에 장착되는 C-EPS(Column-assist Type Electronic Power Steering)와, 모터가 피니언 기어 측에 장착되는 P-EPS Pinion-assist Type Electronic Power Steering)와, 모터가 랙바 측에 장착되는 R-EPS(Rack-assist Type Electronic Power Steering) 등으로 분류할 수 있다. 나아가, 최근에는 스티어링 휠과 차륜 사이의 기구적 연결 없이 운전자의 조향 의지를 전기적 신호로 전달받고, 이에 근거하여 모터를 작동함으로써 차륜을 조향하는 스티어 바이 와이어(Steer by Wire, SbW) 타입의 조향 시스템이 개발되고 있다.

한편, 전동식 파워 스티어링에 적용되는 기어조립체에는 복수의 기어요소가 서로 치합된 상태로 회전하며 작동하는데, 차량이 우천이나 강설 등 습기가 많은 환경에서 운용될 경우, 기어요소 측으로 습기가 침투하여 변형이 발생할 우려가 있다. 기어요소의 변형에 의해 기어 간 유격이 발생할 경우, 장치의 작동 소음 및 진동이 발생하여 품질과 성능이 저하될 수 있으며, 차량의 조향 안정성에 악영향을 미쳐 안전사고가 발생할 위험이 있다. 반면, 기어요소의 변형에 의한 유격을 방지하기 위해 별도의 유격보상장치를 적용할 경우, 부품 추가에 따른 원가상승과 생산 효율성이 저하되는 문제가 있다.

또한, 랙바와 차륜의 연결부위에는 조인트 부위로 수분 또는 이물질이 침투하는 것을 방지하도록 탄성 변형 가능한 벨로우즈가 적용되는데, 조향장치의 모터와 기어조립체가 반복적으로 작동함에 따라 열이 발생하고, 이로 인해 장치 내부의 공기가 팽창하여 벨로우즈가 변형 또는 파손될 우려가 있다.

따라서 차량의 조향 시스템에 적용되는 각종 부품요소의 내구성을 향상시키고, 장치의 성능 및 작동 신뢰성을 도모하면서도, 제조원가의 상승을 억제하고 조립성 및 생산성을 추구할 수 있는 방안이 요구된다.

대한민국 공개특허공보 제10-2005-0040203호(2005. 05. 03. 공개)

본 실시 예는 각종 부품요소의 변형을 방지하고 내구성을 향상시킬 수 있는 차량의 조향 시스템을 제공하고자 한다.

본 실시 예는 기어요소 간 유격 발생을 방지하여 작동 신뢰성을 도모할 수 있는 차량의 조향 시스템을 제공하고자 한다.

본 실시 예는 작동 소음 및 진동을 저감할 수 있는 차량의 조향 시스템을 제공하고자 한다.

본 실시 예는 단순한 구조로서 제조 및 설치공정의 효율성을 향상시킬 수 있는 차량의 조향 시스템을 제공하고자 한다.

본 실시 예는 제조원가의 상승을 억제하여 제품 경쟁력을 도모할 수 있는 차량의 조향 시스템을 제공하고자 한다.

본 실시 예는 차량의 다양한 운용조건에서도 차륜의 조향을 안정적으로 수행하고, 운전자에게 쾌적한 조작감을 전달할 수 있는 차량의 조향 시스템을 제공하고자 한다.

본 발명의 일 측면에 의하면, 양단이 차륜 측에 각각 연결되고, 차체의 폭 방향을 따라 연장 형성되는 랙바; 전원장치로부터 전력을 공급받아 동력을 제공하는 모터; 및 상기 랙바와 상기 모터 사이에 마련되어, 상기 모터에서 제공되는 동력을 상기 랙바로 전달하는 기어조립체;를 포함하고, 상기 기어조립체는 상기 모터로부터 동력이 전달되는 입력축과, 상기 랙바 측으로 동력을 전달하는 출력축과, 상기 입력축과 상기 출력축 중 적어도 어느 하나의 외주면에 마련되는 밀봉부재를 포함하여 제공될 수 있다.

상기 기어조립체는 상기 입력축과 상기 출력축 사이에 마련되는 감속기어를 더 포함하고, 상기 밀봉부재는 외부로부터 상기 감속기어 측으로 수분의 침투를 방지하고, 상기 기어조립체에 적용된 윤활유의 누출을 방지하도록 링 형상의 오일 실(Oil Seal)을 포함하여 제공될 수 있다.

상기 기어조립체는 내측에 상기 입력축과 상기 감속기어 및 상기 출력축이 수용 및 설치되는 기어하우징을 더 포함하고, 상기 오일 실은 상기 입력축과 상기 기어하우징 사이에 마련되는 제1 오일 실과, 상기 출력축과 상기 기어하우징 사이에 마련되는 제2 오일 실을 포함하여 제공될 수 있다.

상기 기어하우징은 상기 입력축의 적어도 일부가 통과하여 상기 모터 측에 노출되도록 관통 형성되는 입력개구와, 상기 출력축의 적어도 일부가 통과하여 상기 랙바 측에 노출되도록 관통 형성되는 출력개구를 포함하고, 상기 제1 오일 실은 상기 입력축과 상기 입력개구의 내주면 사이에 개재되고, 상기 제2 오일 실은 상기 출력축과 상기 출력개구의 내주면 사이에 개재될 수 있다.

상기 입력축은 외주면에 상기 감속기어와 치합하는 제1 기어이가 형성되는 제1 나사부와, 상기 제1 나사부와 일체로 마련되되 상기 모터 측으로 연장 형성되는 제1 바디부를 포함하고, 상기 제1 오일 실은 상기 제1 바디부의 외주면과 상기 입력개구의 내주면 사이에 개재될 수 있다.

상기 출력축은 외주면에 상기 랙바와 치합하는 제2 기어이가 형성되는 제2 나사부와, 상기 제2 나사부와 일체로 마련되되 상기 감속기어 측으로 연장 형성되는 제2 바디부를 포함하고, 상기 제2 오일 실은 상기 제2 바디의 외주면과 상기 출력개구의 내주면 사이에 개재될 수 있다.

상기 기어조립체는 상기 제1 바디부와 상기 입력개구의 내주면 사이에 마련되는 제1 베어링과, 상기 제1 오일 실과 상기 제1 베어링 사이에 마련되는 댐핑부재를 더 포함하여 제공될 수 있다.

상기 제1 오일 실은 상기 댐핑부재의 적어도 일부가 인입되도록 내주면 측에 함몰 형성되는 수용홈을 포함하여 제공될 수 있다.

상기 기어조립체는 상기 제2 바디부와 상기 출력개구의 내주면 사이에 마련되는 제2 베어링을 더 포함하여 제공될 수 있다.

상기 제2 오일 실은 상기 제2 베어링의 내륜과의 접촉을 방지하도록 내측면 상에 함몰 또는 절개 형성되는 접촉방지홈을 포함하여 제공될 수 있다.

상기 기어조립체는 상기 입력개구 또는 제1 바디부에 장착되어 상기 제1 오일 실을 지지하는 제1 실링 플러그를 더 포함하여 제공될 수 있다.

상기 기어조립체는 상기 출력개구에 장착되어 상기 제2 오일 실을 지지하는 제2 실링 플러그를 더 포함하여 제공될 수 있다.

상기 모터를 수용하는 모터하우징; 및 상기 기어하우징과 상기 모터하우징 사이에 마련되는 제1 오링(O-ring);을 더 포함하여 제공될 수 있다.

상기 입력축은 웜 샤프트로 마련되고, 상기 감속기어는 상기 웜 샤프트에 치합하되, 상기 출력축과 함께 회전하는 웜 휠로 마련될 수 있다.

상기 출력축은 상기 웜 휠과 동축으로 함께 회전하되, 상기 랙바에 치합하는 피니언 샤프트로 마련될 수 있다.

상기 웜 휠은 외주면에 웜 기어이가 마련되되, 상기 웜 기어이는 폴리아마이드(Polyamide) 소재로 이루어질 수 있다.

상기 기어하우징은 내측면 상에 마련되어 내부로 침투된 수분을 흡착하는 흡습제를 더 포함하여 제공될 수 있다.

내측에 상기 랙바가 수용되는 수용공간을 구비하도록 중공 형성되고, 양단에 신축 가능한 벨로우즈가 각각 장착되는 랙바하우징;을 더 포함하여 제공될 수 있다.

상기 랙바하우징은 외부와 상기 수용공간 사이의 공기 흐름을 허용하도록 관통 형성되는 적어도 하나의 벤트홀을 포함하여 제공될 수 있다.

상기 랙바하우징은 상기 벤트홀에 장착되어 공기 흐름은 허용하되, 이물질의 유입은 억제하는 마개부재를 더 포함하여 제공될 수 있다.

상기 랙바하우징은 상기 벤트홀에 장착되어 공기 흐름은 허용하되, 이물질 및 수분의 통과는 방지하는 필터부재를 더 포함하여 제공될 수 있다.

상기 기어하우징과 상기 랙바하우징 사이에 마련되는 제2 오링;을 더 포함하여 제공될 수 있다.

상기 모터의 작동을 제어하는 전자제어유닛;을 더 포함하고, 상기 모터와 상기 전자제어유닛은 파워팩으로 마련될 수 있다.

상기 출력축의 회전을 감지하고, 이를 상기 전자제어유닛으로 송출하는 각도센서; 및 상기 각도센서를 상기 전자제어유닛에 전기적으로 연결하는 센서커넥터;를 더 포함하여 제공될 수 있다.

상기 기어하우징은 상기 출력개구의 반대측에 관통 형성되는 감지개구와, 상기 감지개구를 덮도록 마련되는 센서커버를 더 포함하고, 상기 각도센서 및 상기 센서커넥터는 상기 센서커버에 지지 및 장착될 수 있다.

상기 각도센서는 상기 센서커버의 내측면에 지지되고, 상기 센서커넥터는 상기 센서커버에 관통 형성되는 커넥터홀을 통과하여 외측면에 마련되되, 상기 센서커넥터는 상기 커넥터홀을 밀봉하는 그로멧을 포함하여 제공될 수 있다.

상기 기어하우징과 상기 센서커버 사이에 마련되는 제3 오링;을 더 포함하여 제공될 수 있다.

양단이 차륜 측에 각각 연결되고, 차체의 폭 방향을 따라 연장 형성되는 랙바; 내측에 상기 랙바가 수용되는 수용공간을 구비하도록 중공 형성되고, 양단에 신축 가능한 벨로우즈가 각각 장착되는 랙바하우징; 전원장치로부터 전력을 공급받아 동력을 제공하는 모터; 및 상기 랙바와 상기 모터 사이에 마련되어, 상기 모터에서 제공되는 동력을 상기 랙바로 전달하는 기어조립체;를 포함하고, 상기 기어조립체는 외부로부터 내부를 밀봉시키는 적어도 하나의 오일 실을 포함하고, 상기 랙바하우징은 외부와 상기 수용공간 사이의 공기 흐름을 허용하도록 관통 형성되는 적어도 하나의 벤트홀을 포함하여 제공될 수 있다.

양단이 차륜 측에 각각 연결되고, 차체의 폭 방향을 따라 연장 형성되는 랙바; 내측에 상기 랙바가 수용되는 수용공간을 구비하도록 중공 형성되는 랙바하우징; 상기 랙바하우징의 양단에 각각 마련되어 상기 랙바의 양측을 감싸되, 내측공간이 상기 수용공간과 연통되는 벨로우즈; 전원장치로부터 전력을 공급받아 동력을 제공하는 모터; 및 상기 랙바와 상기 모터 사이에 마련되어 상기 모터에서 제공되는 동력을 상기 랙바로 전달하되, 상기 수용공간으로부터 내부가 밀봉되는 기어조립체;를 포함하고, 상기 랙바하우징은 외부와 상기 수용공간 사이의 공기 흐름을 허용하도록 관통 형성되는 적어도 하나의 벤트홀을 포함하여 제공될 수 있다.

본 실시 예에 의한 차량의 조향 시스템은 각종 부품요소의 변형을 방지하고 장치의 내구성이 향상될 수 있다.

본 실시 예에 의한 차량의 조향 시스템은 기어요소 간 유격 발생을 방지하여 작동 신뢰성을 도모할 수 있다.

본 실시 예에 의한 차량의 조향 시스템은 작동 소음 및 진동을 저감할 수 있다.

본 실시 예에 의한 차량의 조향 시스템은 단순한 구조로서 제조 및 설치공정의 효율성을 향상시킬 수 있다.

본 실시 예에 의한 차량의 조향 시스템은 제조원가의 상승을 억제하여 제품 경쟁력을 도모할 수 있다.

본 실시 예에 의한 차량의 조향 시스템은 차량의 다양한 운용조건에서도 차륜의 조향을 안정적으로 수행하고, 운전자에게 쾌적한 조작감을 전달할 수 있다.

도 1은 본 실시 예에 의한 차량의 조향 시스템을 나타내는 사시도이다.
도 2는 본 실시 예에 의한 차량의 조향 시스템의 주요부를 나타내는 측방향 단면도이다.
도 3은 본 실시 예에 의한 차량의 조향 시스템의 주요부를 나타내는 절개 사시도이다.
도 4는 본 실시 예에 의한 기어조립체의 입력축 측을 확대 도시한 측방향 단면도이다.
도 5는 본 실시 예에 의한 기어조립체의 출력축 측을 확대 도시한 측방향 단면도이다.
도 6은 본 실시 예에 의한 기어하우징을 나타내는 일 방향 사시도이다.
도 7은 본 실시 예에 의한 기어하우징을 나타내는 타 방향 사시도이다.
도 8은 본 실시 예에 의한 기어하우징의 입력개구에 입력축과 제1 오일 실이 장착된 상태를 나타내는 일 방향 사시도이다.
도 9는 본 실시 예에 의한 기어하우징의 출력개구에 입력축과 제2 오일 실이 장착된 상태를 나타내는 타 방향 사시도이다.
도 10은 본 실시 예에 의한 기어하우징과, 제1 오링 및 파워팩의 분해 사시도이다.
도 11은 본 실시 예에 의한 기어하우징과, 제2 오링 및 랙바하우징의 분해사시도이다.
도 12는 본 실시 예에 의한 기어하우징과, 제3 오링 및 센서커버의 분해사시도이다.
도 13은 도 2의 A-A' 방향 단면도이다.
도 14는 본 발명의 변형된 실시 예에 의한 차량의 조향 시스템의 주요부를 나타내는 절개 사시도이다.

이하에서는 본 발명의 실시 예를 첨부 도면을 참조하여 상세히 설명한다. 이하의 실시 예는 본 발명이 속하는 기술분야에서 통상의 지식을 가진 자에게 본 발명의 사상을 충분히 전달하기 위해 제시하는 것이다. 본 발명은 여기서 제시한 실시 예만으로 한정되지 않고 다른 형태로 구체화될 수도 있다. 도면은 본 발명을 명확히 하기 위해 설명과 관계 없는 부분의 도시를 생략하고, 이해를 돕기 위해 구성요소의 크기를 다소 과장하여 표현할 수 있다.

본 실시 예에 의한 차량의 조향 시스템(100)은 스티어링 휠과 차륜 사이의 기구적 연결 없이 운전자의 조향 의지를 전기적 신호로 전달받고, 이에 근거하여 후술하는 모터를 작동시켜 차륜을 조향하는 스티어 바이 와이어(Steer by Wire, SbW) 타입의 조향 시스템으로 마련될 수 있다. 그러나 이는 본 발명에 대한 이해를 돕기 위한 일 예로서, 이에 한정되는 것은 아니며 모터를 구동시켜 차량의 조향을 위한 조타력을 보조할 수 있다면 칼럼 구동 타입 전동식 파워 스티어링(Column-assist Type Electronic Power Steering, C-EPS) 또는 랙 구동 타입 전동식 파워 스티어링(Rack-assist Type Electronic Power Steering, R-EPS) 등 다양한 타입의 조향 시스템으로 마련되는 경우에도 동일하게 이해될 수 있다.

도 1은 본 실시 예에 의한 차량의 조향 시스템(100)을 나타내는 사시도이며, 도 2 및 도 3은 각각 본 실시 예에 의한 차량의 조향 시스템(100)의 주요부를 나타내는 측방향 단면도 및 절개 사시도이다.

도 1 내지 도 3을 참조하면, 본 실시 예에 의한 차량의 조향 시스템(100)은 양단이 차륜 측에 연결되는 랙바(110), 내측에 랙바(110)가 수용 및 설치되는 랙바하우징(170), 전원장치로부터 전력을 공급받아 동력을 제공하는 모터(120), 모터(120)로부터 제공되는 동력을 랙바(110)로 전달하는 기어조립체(150), 모터(120)의 작동을 제어하는 전자제어유닛(ECU, 130)을 포함하여 마련될 수 있다.

랙바(110)는 차량의 폭 방향을 따라 바(Bar) 형태로 연장 형성되되, 랙바(110)의 양단은 볼 조인트(11) 및 타이로드(10)를 매개로 한 쌍의 차륜(미도시)에 각각 연결될 수 있다. 랙바(110)에는 후술하는 기어조립체(150)로부터 전달되는 회전동력에 의해 폭 방향(도 2 기준 좌우방향)으로 병진운동할 수 있도록 랙 기어이(111)가 마련될 수 있으며, 랙 기어이(111)는 후술하는 출력축(152)의 피니언 기어이(152a)와 치합될 수 있다. 랙바(110)의 병진운동에 의해 양단에 연결되는 한 쌍의 차륜이 조향될 수 있다.

랙바(110)는 랙바하우징(170)의 내측에 수용 및 설치될 수 있다. 구체적으로, 랙바하우징(170)은 내측에 랙바(110)가 수용되는 수용공간(170s)이 마련되도록 중공 형성될 수 있으며, 랙바하우징(170)의 양단에는 신축 가능한 벨로우즈(180)가 각각 마련될 수 있다. 벨로우즈(180)는 랙바(110)의 양단 측 적어도 일부와 볼 조인트(11)를 감싸도록 마련되되, 랙바(110)의 병진운동에 따른 형태 변경이 용이하게 이루어질 수 있도록 복수의 주름부를 가질 수 있다. 한 쌍의 벨로우즈(180)는 랙바하우징(170)의 양단에 스틸밴드에 의해 결속될 수 있으며, 벨로우즈(180)의 내측공간(180s)은 랙바하우징(170)의 수용공간(170s)과 연통될 수 있다. 벨로우즈(180)는 랙바(110)의 양단 측 적어도 일부와 볼 조인트(11)를 감싸도록 마련됨으로써, 외부로부터 볼 조인트(11) 측으로 이물질 또는 수분이 침투하는 것을 방지할 수 있다.

랙바하우징(170)에는 랙 기어이(111)와 후술하는 피니언 기어이(152a)와의 치합을 안정적으로 유지할 수 있도록 랙바(110)를 후술하는 피니언 샤프트(152) 측으로 가압하는 요크 플러그(175)가 마련될 수 있다. 요크 플러그(175)는 랙바하우징(170)에 관통 형성되는 개구를 통과하여 배치될 수 있으며, 이를 통해 요크 플러그(175)의 내측단이 랙바(110)의 일 부위에 밀착되어 가압할 수 있다. 도면에는 명시하지 않았으나, 요크 플러그(175)의 외주면과 개구의 내주면 사이에는 실링부재가 개재되어 외부로부터 수용공간으로 수분 또는 이물질의 유입이 방지된다.

한편, 랙바(110)의 병진운동에 의한 벨로우즈(180)의 신축 변형 시, 랙바하우징(170)의 수용공간(170s) 및 벨로우즈(180)의 내측공간(180s)에 존재하는 공기가 유동하면서 가압 또는 부압에 의해 벨로우즈(180)의 일부분에 하중이 가해질 수 있다. 차량 운용에 따라 조향 시스템(100)의 반복적인 작동이 이루어질 경우, 벨로우즈(180)에 가해지는 하중에 의해 벨로우즈(180)가 파손 또는 변형될 우려가 있다. 이에 랙바하우징(170)에는 수용공간(170s) 및 벨로우즈(180)의 내측공간(180s)을 외부와 연통시킴으로써 공기 유동에 대한 벨로우즈(180)의 하중을 최소화하는 벤트홀(171)이 마련될 수 있다. 이에 대한 설명은 도 13을 참조하여 후술하도록 한다.

모터(120)는 차량의 배터리 등 전원장치로부터 전력을 공급받아 차량의 조타를 위한 동력을 발생 및 제공하도록 마련된다. 모터(120)는 전자제어유닛(130)에 의해 작동신호를 전달받아 이의 작동이 제어될 수 있으며, 모터(120)와 전자제어유닛(130)은 파워팩(140)으로 마련될 수 있다. 이를 위해 모터(120)를 수용하는 모터하우징(121)과 전자제어유닛(130)은 볼트, 클립 등에 의한 체결부재를 통해 서로 조립될 수 있다. 구체적으로, 모터하우징(121)의 후방부(도 2 기준 좌측부)과 전자제어유닛(130)의 전방부(도 2 기준 우측부)이 서로 체결되어 파워팩(140)을 이룰 수 있으며, 전자제어유닛(130)의 후방부(도 2 기준 좌측부)에는 차량의 배터리 및 후술하는 각도센서(131)와 전기적으로 연결하는 커넥터가 복수개 마련될 수 있다.

모터(120)는 전력을 공급받아 회전동력을 발생시킬 수 있다. 모터(120)는 랙바(110)의 폭 방향 병진운동을 용이하게 구현할 수 있도록 양방향 모터(120)로 이루어질 수 있다. 이를 통해, 모터(120)가 일 방향으로 회전 시 랙바(110)는 일측으로 병진운동할 수 있으며, 이와는 반대로 모터(120)가 타 방향으로 회전 시 랙바(110)는 타측으로 병진운동함으로써 차륜이 조향될 수 있다. 모터(120)는 로터, 스테이터 등 통상적으로 알려져 있는 모터(120)가 적용될 수 있으며, 모터하우징(121)은 이들 부품요소를 내측에 수용하도록 마련될 수 있다.

모터(120)의 구동축(125)은 모터하우징(121)의 전방부(도 2 기준 우측부)에 마련되는 모터커버(122)를 통과하여 후술하는 기어조립체(150) 측으로 노출될 수 있다. 구동축(125)은 댐핑 커플러(126)에 의해 후술하는 기어조립체(150)의 입력축(151)과 결합될 수 있으며, 이로써 모터(120)의 구동축(125)과 기어조립체(150)의 입력축(151)이 일체로 동작할 수 있다. 모터하우징(121)과 후술하는 기어조립체(150)의 기어하우징(154)은 볼트 등 체결부재를 통해 서로 조립 및 결합될 수 있다. 또한, 모터하우징(121)과 후술하는 기어하우징(154) 사이에는 수분 또는 이물질의 유입을 방지하는 오링이 마련될 수 있으며, 이에 대한 자세한 설명은 도 10을 참고하여 후술하도록 한다.

기어조립체(150)는 모터(120)와 랙바(110) 사이에 마련되어 모터(120)로부터 제공되는 동력을 랙바(110)로 감속하여 전달하도록 마련된다.

기어조립체(150)는 내측에 부품요소가 수용 및 설치되는 기어하우징(154)과, 모터(120)로부터 동력을 전달받는 입력축(151)과, 입력축(151)으로 전달된 동력을 감속시키는 감속기어(153)와, 감속기어(153)에 의해 감속된 동력을 랙바(110) 측으로 전달하는 출력축(152)과, 입력축(151) 및 출력축(152)에 마련되어 윤활유의 누출을 방지하고 외부로부터 감속기어(153) 측으로의 수분 침투를 방지하는 밀봉부재(156, 157)를 포함할 수 있다.

도 4 및 도 5는 각각 본 실시 예에 의한 기어조립체(150)의 입력축(151) 측과 출력축(152) 측을 확대 도시한 측방향 단면도이다.

도 2 내지 도 4를 참조하면, 입력축(151)은 모터(120)로부터 회전동력을 전달받도록 마련된다. 입력축(151)은 외주면에 감속기어(153)와 치합하는 제1 기어이가 형성되는 제1 나사부(151a)와, 제1 나사부(151a)로부터 모터(120) 측으로 연장 형성되는 제1 바디부(151b)를 포함할 수 있다. 제1 바디부(151b)의 단부는 후술하는 기어하우징(154)의 입력개구(154a)를 통과하여 댐핑 커플러(126)에 의해 모터(120)의 구동축(125)과 결합될 수 있으며, 이를 통해 구동축(125)과 입력축(151)이 일체로 회전 동작할 수 있다. 제1 나사부(151a)의 제1 기어이는 후술하는 감속기어(153)와 치합하여 동력을 감속기어(153) 측으로 전달할 수 있다. 일 예로, 입력축(151)은 웜 샤프트(151)로 마련될 수 있으며, 제1 나사부(151a)는 웜 나사산으로 이루어질 수 있다. 제1 바디부(151b)의 외주면과 입력개구(154a)의 내주면 사이에는 후술하는 밀봉부재의 제1 오일 실(Oil Seal, 156)이 마련되고, 제1 오일 실(156)은 제1 실링 플러그(158)에 의해 이탈이 방지될 수 있으며, 이에 대한 자세한 설명은 후술하도록 한다.

제1 나사부(151a)의 양측에는 제1 베어링(155a, 155c)이 각각 마련될 수 있다. 제1 베어링(155a, 155c)은 기어하우징(154)과 입력축(151) 사이에 개재되어 입력축(151)의 원활한 회전을 도모하고, 동작 시 소음 및 마모를 저감할 수 있다. 또한, 제1 나사부(151a)의 양측에는 댐핑부재(151c, 151d)가 각각 마련될 수 있다. 제1 바디부(151b) 측에 인접하게 마련되는 제1 댐핑부재(151c)는 제1 베어링(155a)과 후술하는 제1 오일 실(156)의 접촉에 의한 제1 오일 실(156)의 변형을 억제하도록 마련되고, 입력축(151)의 내측 단부(도 4 기준 우측 단부)에 마련되는 제2 댐핑부재(151d)는 입력축(151)과 기어하우징(154)의 접촉에 따른 충격과 소음을 방지할 수 있다. 제1 댐핑부재(151c)는 제1 오일 실(156)의 내주면에 함몰 형성되는 수용홈(156a)의 내측에 안착되어 배치될 수 있다.

감속기어(153)는 입력축(151)으로부터 전달되는 동력을 감속하여 출력축(152)으로 전달하도록 마련된다. 도 2, 도 3 및 도 5를 참조하면, 감속기어(153)는 입력축(151)과 마찬가지로 기어하우징(154)의 내측에 수용되되, 입력축(151)의 제1 기어이와 치합하여 회전동력을 전달받을 수 있으며, 감속기어(153)와 출력축(152)은 서로 결합하여 동축으로 함께 회전동작이 이루어질 수 있다. 감속기어(153)는 외주면에 제1 기어이와 치합하는 기어이(153a)가 마련될 수 있으며, 일 예로 입력축(151)이 웜 샤프트(151)로 이루어지고 감속기어(153)는 웜 샤프트(151)에 치합하는 웜 휠(153)로 마련될 수 있다. 웜 휠(153)의 외주면에는 웜 샤프트(151)의 웜 나사산(151a)과 치합하는 웜 기어이(153a)가 마련될 수 있으며, 웜 기어이(153a)는 제품의 경량화를 도모하고 작동 소음을 저감하도록 폴리아마이드(Polyamide) 소재로 이루어질 수 있다.

출력축(152)은 감속기어(153)와 결합하여 일체로 회전함으로써, 감속기어(153)에 의해 감속된 회전동력을 랙바(110)로 전달할 수 있다. 출력축(152)은 감속기어(153)인 웜 휠(153)과 동축으로 함께 회전하되, 외주면에 랙 기어이(111)와 치합하는 제2 기어이가 형성되는 제2 나사부(152a)와, 제2 나사부(152a)로부터 감속기어(153) 측으로 연장 형성되는 제2 바디부(152b)를 포함할 수 있다. 제2 바디부(152b)의 단부는 후술하는 기어하우징(154)의 출력개구(154b)를 통과하여 웜 휠(153)과 결합될 수 있다. 제2 나사부(152a)의 제2 기어이는 랙바(110)의 랙 기어이(111)와 치합하는 피니언 기어이(152a)로 마련될 수 있다. 다시 말해, 출력축(152)은 웜 휠(153)과 동축으로 회전하는 피니언 샤프트(152)로 이루어지되, 피니언 기어이(152a)가 랙바(110)의 랙 기어이(111)와 치합할 수 있으며, 이로써 피니언 샤프트(152)의 회전운동이 랙바(110)의 병진운동으로 전환될 수 있다. 제2 바디부(152b)의 외주면과 출력개구(154b)의 내주면 사이에는 후술하는 밀봉부재의 제2 오일 실(157)이 마련되고, 제2 오일 실(157)은 제2 실링 플러그(159)에 의해 이탈이 방지될 수 있으며, 이에 대한 자세한 설명은 후술하도록 한다.

제2 바디부(152b)에는 제2 베어링(155b)이 마련될 수 있다. 제2 베어링(155b)은 기어하우징(154)의 출력개구(154b)와 출력축(152) 사이에 개재되어 출력축(152)의 원활한 회전을 도모하고, 동작 시 소음 및 마모를 저감할 수 있다. 또한 제2 바디부(152b)의 내측 단부(도 5 기준 상측 단부)에는 출력축(152)의 회전 각도를 감지하고 감지된 각도 정보를 전자제어유닛(130)으로 송출하는 각도센서(131)가 마련될 수 있다.

기어하우징(154)은 내측에 입력축(151), 감속기어(153) 및 출력축(152) 등 각종 부품요소를 수용 및 설치되도록 마련된다.

도 6 및 도 7은 본 실시 예에 의한 기어하우징(154)을 나타내는 서로 다른 방향의 사시도로서, 도 2 내지 도 7을 참조하면, 기어하우징(154)은 입력축(151)의 적어도 일부가 모터(120) 측으로 노출되도록 관통 형성되는 입력개구(154a)와, 출력축(152)의 적어도 일부가 관통하여 랙바(110) 측으로 노출되도록 관통 형성되는 출력개구(154b)와, 출력개구(154b)의 반대측에 관통 형성되는 감지개구(154c)를 포함할 수 있다.

입력개구(154a)는 입력축(151)의 제1 바디부(151b)의 적어도 일부가 모터(120)의 구동축(125)과 연결될 수 있도록 모터하우징(121)에 대향하는 측부에 관통 형성될 수 있다. 입력개구(154a)에는 제1 베어링(155a)이 장착될 수 있으며, 입력개구(154a)의 내주면에는 후술하는 제1 오일 실(156)의 외주면이 밀착됨으로써 입력개구(154a)가 밀봉될 수 있다. 또한, 입력개구(154a) 상 제1 오일 실(156)의 외측에는 제1 오일 실(156)을 지지하고 이탈을 방지하는 제1 실링 플러그(158)가 삽입 및 장착될 수 있다.

출력개구(154b)는 출력축(152)의 제2 나사부(152a)의 적어도 일부가 랙바(110)의 랙 기어이(111)에 치합될 수 있도록 랙바하우징(170)에 대향하는 측부에 관통 형성될 수 있다. 출력개구(154b)에는 제2 베어링(155b)이 장착될 수 있으며, 출력개구(154b)의 내주면에는 후술하는 제2 오일 실(157)의 외주면이 밀착되어 출력개구(154b)가 밀봉될 수 있다. 또한, 출력개구(154b) 상 제2 오일 실(157)의 외측에는 제2 오일 실(157)을 지지하고 이탈을 방지하는 제2 실링 플러그(159)가 삽입 및 장착될 수 있다.

감지개구(154c)는 각도센서(131) 및 센서커넥터(132)의 용이한 설치를 위해 기어하우징(154) 상에서 출력개구(154b)의 반대 측부에 관통 형성될 수 있다. 도 5 및 도 6을 참조하면, 감지개구(154c)는 센서커버(154d)에 의해 밀폐될 수 있으며, 감지개구(154c)와 센서커버(154d) 사이에는 후술하는 오링(163)이 개재되어 밀봉될 수 있다. 각도센서(131)는 출력축(152)의 회전각도를 감지할 수 있으며, 센서커넥터(132)는 각도센서(131)와 전자제어유닛(130)을 전기적으로 연결하여 각도센서(131)가 감지한 정보를 전자제어유닛(130)으로 송출할 수 있다. 이를 위해 각도센서(131)는 센서커버(154d)의 내측면에 지지 및 장착될 수 있으며, 센서커넥터(132)는 센서커버(154d)에 관통 형성되는 커넥터홀(154e)을 통과하여 외측면에 노출되어 마련될 수 있다. 센서커넥터(132)는 탄성 변형 가능한 재질로 마련되는 그로멧(133)을 포함할 수 있으며, 그로멧(133)이 커넥터홀(154e)을 밀봉할 수 있다. 그로멧(133)이 커넥터홀(154e)을 밀봉시킴으로써, 기어하우징(154) 내부의 윤활유가 커넥터홀(154e)을 통해 외부로 누출되는 것을 방지함과 동시에, 외부로부터 커넥터홀(154e)을 통해 기어하우징(154) 내부로 수분이 침투하는 것을 방지할 수 있다.

한편, 앞서 설명한 바와 같이 웜 휠(153)의 웜 기어이(153a)는 작동 소음의 저감을 위해 폴리아마이드 소재로 이루어질 수 있다. 그러나 폴리아마이드가 적용된 웜 기어이(153a)는 금속 대비 가벼우면서도 높은 강성을 가지며 작동 소음을 저감할 수 있으나, 수분 흡수율이 높아 흡습에 의한 변형이 발생할 우려가 있다. 웜 휠(153)의 변형이 발생할 경우 작동 소음 및 진동이 발생할 뿐만 아니라, 제품의 성능 및 작동 신뢰성에 악영향을 주므로 웜 휠(153)이 설치되는 기어하우징(154)의 내측공간으로 수분이 유입 또는 침투하는 것을 방지할 필요가 있다.

이에 본 실시 예에 의한 차량의 조향 시스템(100)은 기어하우징(154)의 내측공간을 인접하는 부품요소인 모터하우징(121)의 내측공간과 랙바하우징(170)의 수용공간에 대해 밀봉시키도록 밀봉부재가 마련될 수 있다. 밀봉부재는 입력축(151)과 출력축(152)의 외주면에 마련되어 기어하우징(154)의 외부로부터 감속기어(153) 측으로 수분의 침투를 방지함과 동시에 기어조립체(150)에 적용된 윤활유의 누출을 방지하도록 제1 오일 실(156)과 제2 오일 실(157)을 포함할 수 있다.

도 8은 본 실시 예에 의한 기어하우징(154)의 입력개구(154a)에 입력축(151)과 제1 오일 실(156)이 장착된 상태를 나타내는 일 방향 사시도이며, 도 9는 본 실시 예에 의한 기어하우징(154)의 출력개구(154b)에 입력축(151)과 제2 오일 실(157)이 장착된 상태를 나타내는 타 방향 사시도이다.

도 2와 도 4 및 도 8을 참조하면, 제1 오일 실(156)은 기어하우징(154)의 입력개구(154a)와 입력축(151) 사이에 마련될 수 있다. 구체적으로, 제1 오일 실(156)은 링 형상으로 마련되되 탄성 변형 가능한 재질로 마련될 수 있으며, 내주면이 제1 바디부(151b)의 외주면에 밀착되고, 외주면이 입력개구(154a)의 내주면에 밀착됨으로써 입력개구(154a)를 밀봉시킬 수 있다. 제1 오일 실(156)의 내주면에는 적어도 일부분이 함몰 형성되는 수용홈(156a)을 포함할 수 있으며, 수용홈(156a)에는 댐핑부재(151c)가 안착되어 마련될 수 있다. 충격 및 진동을 억제하는 댐핑부재(151c)가 제1 오일 실(156)의 수용홈(156a)에 인입되어 배치됨에 따라, 입력축(151)의 길이가 확대되는 것을 억제하고 제품의 소형화를 도모할 수 있다. 또한, 제1 오일 실(156)이 제1 바디부(151b) 상에서 안정적으로 지지됨과 동시에 이탈이 방지될 수 있도록 제1 오일 실(156)의 외측에는 제1 실링 플러그(158)가 장착될 수 있다. 제1 실링 플러그(158)는 입력축(151)의 제1 바디부(151b) 상에 장착될 수 있으나, 그 외에도 입력개구(154a)의 내주면 상에 장착되어 제1 오일 실(156)을 지지할 수도 있다.

이처럼 제1 오일 실(156)의 내주면과 외주면이 각각 입력축(151)의 외주면과 입력개구(154a)의 내주면에 밀착됨으로써, 단순한 구조로서 기어하우징(154)의 내측공간이 모터하우징(121)의 내측공간으로부터 밀봉될 수 있으며, 이를 통해 모터(120) 또는 모터하우징(121)으로부터 웜 휠(153) 측으로 수분이 침투하는 것을 용이하게 억제할 수 있다.

도 5 및 도 9를 참조하면, 제2 오일 실(157)은 기어하우징(154)의 출력개구(154b)와 출력축(152) 사이에 마련될 수 있다. 구체적으로, 제2 오일 실(157)은 제1 오일 실(156)과 마찬가지로, 링 형상으로 마련되되 탄성 변형 가능한 재질로 마련될 수 있으며, 내주면이 제2 바디부(152b)의 외주면에 밀착되고, 외주면이 출력개구(154b)의 내주면에 밀착됨으로써 출력개구(154b)를 밀봉시킬 수 있다. 제2 오일 실(157)이 제2 베어링(155b)과 대향하는 내측면(도 4 기준 상측면)에는 적어도 일부분이 함몰 또는 절개 형성되는 접촉방지홈(157a(이 형성될 수 있다. 제2 오일 실(157)이 제2 베어링(155b)의 내륜 또는 볼과 접촉한 상태에서 출력축(152)이 회전할 경우, 제2 베어링(155b)의 내륜 및 볼도 출력축(152)과 함께 회전하게 되므로 제2 오일 실(157)과 제2 베어링(155b)의 내륜 사이에 마찰이 크게 발생하여 제2 오일 실(157)이 마모되거나 파손될 우려가 있다. 이에 제2 오일 실(157)의 내측면 상에서 회전하는 내륜 및 볼에 인접하는 부위에는 접촉방지홈(157a)이 함몰 또는 절개 형성될 수 있으며, 이를 통해 제2 베어링(155b)과 제2 오일 실(157) 사이에 간극을 형성하여 제2 오일 실(157)의 파손을 방지하고 내구성을 도모할 수 있다. 또한, 제2 오일 실(157)이 제2 바디부(152b) 상에서 안정적으로 지지됨과 동시에 이탈이 방지될 수 있도록 제2 오일 실(157)의 외측에는 제2 실링 플러그(159)가 장착될 수 있다. 제2 실링 플러그(159)는 출력축(152)의 제2 바디부(152b) 상에 장착될 수 있으나, 그 외에도 출력개구(154b)의 내주면 상에 장착되어 제2 오일 실(157)을 지지할 수도 있다.

이처럼 제2 오일 실(157)의 내주면과 외주면이 각각 출력축(152)의 외주면과 출력개구(154b)의 내주면에 밀착됨으로써, 기어하우징(154)의 내측공간이 랙바하우징(170)의 내측공간(170s)으로부터 밀봉될 수 있으며, 이를 통해 랙바(110) 또는 랙바하우징(170)으로부터 웜 휠(153) 측으로 수분이 침투하는 것을 용이하게 억제할 수 있다.

이하에서는 기어하우징(154)의 내측공간을 조향 시스템(100)의 외부로부터 밀봉시키는 오링(O-ring)에 대해 설명한다.

오링은 기어하우징(154)과 모터하우징(121) 사이에 마련되는 제1 오링(161)과, 기어하우징(154)과 랙바하우징(170) 사이에 마련되는 제2 오링(162)과, 기어하우징(154)과 센서커버(154d) 사이에 마련되는 제3 오링(163)을 포함한다.

도 10은 기어하우징(154)과, 제1 오링(161) 및 파워팩(140)의 분해 사시도이다. 도 10을 참조하면, 제1 오링(161)은 기어하우징(154)의 입력개구(154a) 측과 모터하우징(121)의 모터커버(122) 사이에 마련되어 장치의 외부로부터 기어하우징(154)의 내측공간으로 수분이 침투하는 것을 방지할 수 있다. 제1 오링(161)은 링 형상으로 마련되되 탄성 변형 가능한 재질로 마련될 수 있으며, 기어하우징(154)의 입력개구(154a) 측 내주면 상에 반경방향을 따라 함몰 형성되는 오링수용홈에 안착됨으로써 외부로부터 기어하우징(154)의 내측공간으로 수분이 유입되는 것을 선제적으로 방지할 수 있다. 다만, 도 10에서는 오링수용홈이 기어하우징(154)의 입력개구(154a) 측에 형성되고 제1 오링(161)이 이에 장착되는 것으로 도시되어 있으나, 해당 위치에 한정되는 것은 아니며 모터커버(122) 측에 오링수용홈이 함몰 형성되어 제1 오링(161)이 안착되거나, 제1 오링(161)이 모터(120) 측과 기어하우징(154) 측에 각각 마련되는 경우에도 동일하게 이해되어야 할 것이다.

도 11은 기어하우징(154)과, 제2 오링(162) 및 랙바하우징(170)의 분해사시도로서, 도 11을 참조하면, 제2 오링(162)은 기어하우징(154)의 출력개구(154b) 측과 랙바하우징(170) 사이에 마련되어 장치의 외부로부터 기어하우징(154)의 내측공간으로 수분이 침투하는 것을 방지할 수 있다. 제2 오링(162)은 제1 오링(161)과 마찬가지로, 링 형상으로 마련되되 탄성 변형 가능한 재질로 마련될 수 있으며, 출력개구(154b)의 둘레부 측 외주면 상에 반경방향을 따라 함몰 형성되는 오링수용홈에 안착됨으로써 외부로부터 기어하우징(154)의 내측공간으로 수분이 유입되는 것을 선제적으로 방지할 수 있다. 다만, 도 11에서는 오링수용홈이 기어하우징(154)의 출력개구(154b) 측에 형성되고 제2 오링(162)이 이에 장착되는 것으로 도시되어 있으나, 해당 위치에 한정되는 것은 아니며 랙바하우징(170) 측에 오링수용홈이 함몰 형성되어 제2 오링(162)이 안착되거나, 제2 오링(162)이 기어하우징(154) 측과 랙바하우징(170) 측에 각각 마련되는 경우에도 동일하게 이해되어야 할 것이다.

도 12는 기어하우징(154)과, 제3 오링(163) 및 센서커버(154d)의 분해사시도로서, 도 12를 참조하면, 제3 오링(163)은 기어하우징(154)의 감지개구(154c) 측과 센서커버(154d) 사이에 마련되어 장치의 외부로부터 기어하우징(154)의 내측공간으로 수분이 침투하는 것을 방지할 수 있다. 제3 오링(163)은 링 형상으로 마련되되 탄성 변형 가능한 재질로 마련될 수 있으며, 감지개구(154c)의 내주면 상에 반경방향을 따라 함몰 형성되는 오링수용홈에 안착됨으로써 외부로부터 기어하우징(154)의 내측공간으로 수분이 유입되는 것을 선제적으로 방지할 수 있다. 도 12에서는 오링수용홈이 기어하우징(154)의 감지개구(154c) 측에 형성되고 제3 오링(163)이 이에 장착되는 것으로 도시되어 있으나, 해당 위치에 한정되는 것은 아니며 센서커버(154d) 측에 오링수용홈이 함몰 형성되어 제3 오링(163)이 안착되거나, 제3 오링(163)이 기어하우징(154) 측과 센서커버(154d) 측에 각각 마련되는 경우에도 동일하게 이해되어야 할 것이다.

한편, 앞서 설명한 바와 같이 벨로우즈(180)는 랙바(110)와 차륜의 연결부위 상에 한 쌍이 마련되어 볼 조인트(11) 측으로 수분 또는 이물질이 침투하는 것을 방지하도록 마련된다. 헌데 본 실시 예에 의한 차량의 조향 시스템(100)은 제2 오일 실(157)과 제2 오링(162)에 의해 랙바하우징(170)의 수용공간(170s)과 기어하우징(154)의 내측공간이 서로 밀봉된 상태로 마련되는 바, 랙바하우징(170)의 수용공간과 벨로우즈(180)의 내측공간(180s)은 주변 부품요소와 공기흐름이 발생하지 않는다. 이 때 조향 시스템(100)의 반복적인 작동 및 랙바(110)의 병진운동에 의해 랙바하우징(170)의 수용공간 및 벨로우즈(180)의 내측공간에 존재하는 공기가 유동하는 경우 벨로우즈(180)의 일 부위가 하중에 가해질 수 있다. 이에 랙바하우징(170)에는 수용공간을 외부와 연통시킴으로써 공기 유동에 대한 벨로우즈(180)의 하중을 최소화함과 동시에, 조향 시스템(100)의 장시간 작동에 의해 수용공간의 온도 상승 시 가열된 공기를 배출하여 냉각시키는 벤트홀(171)이 마련된다.

도 13은 도 2의 A-A' 방향 단면도로서, 도 13을 참조하면, 벤트홀(171)은 랙바하우징(170)의 일측에 관통 형성될 수 있다. 벤트홀(171)은 랙바하우징(170)의 수용공간(170s)을 외부와 연통시켜 공기의 흐름을 허용함으로써, 랙바하우징(170)의 수용공간(170s)과 이에 연통되는 벨로우즈(180)의 내측공간(180s)에서 공기 유동이 일 부위로 집중되는 것을 방지할 수 있다. 벤트홀(171)에는 외부와 수용공간(170s) 사이의 공기 흐름은 허용하되, 이물질의 유입은 방지하는 마개부재(172)가 장착될 수 있다. 마개부재(172)는 벤트홀(171)에 삽입되어 벤트홀(171)을 통한 이물질의 유입은 억제하되, 마개부재(172)에 홈 또는 돌기가 마련됨에 따라 벤트홀(171)과의 간극을 형성함으로써 외부와 수용공간 사이의 공기 흐름은 발생될 수 있다.

이와는 달리, 벤트홀(171)에는 외부와 수용공간(170s) 사이의 공기 흐름은 허용하되, 수분 및 이물질의 통과하는 방지하는 필터부재(미도시)가 장착될 수도 있다. 필터부재는 벤트홀(171)에 장착되어 외부로부터 벤트홀(171)을 통한 습기 및 이물질의 유입은 방지하면서도 외부와 수용공간 사이의 공기 흐름은 허용하여 벨로우즈(180)에 하중이 가해지는 현상을 억제하고 벨로우즈(180)의 내구성을 도모할 수 있다.

한편, 도 13에서는 벤트홀(171)이 랙바하우징(170) 상에서 차량의 전방을 향하는 부위에 단일로 마련되고, 마개부재(172) 역시 단일로 마련되어 벤트홀(171)에 장착되는 것으로 도시되어 있으나, 이는 본 발명에 대한 이해를 돕기 위한 일 예로서, 차량의 운용조건 또는 판매 시장의 환경에 따라 벤트홀(171)의 개수 및 위치는 다양하게 변경될 수 있음은 물론이다.

이하에서는 본 발명의 변형된 실시 예에 의한 차량의 조향 시스템(100)에 대해 설명한다.

도 14는 본 발명의 변형된 실시 예에 의한 차량의 조향 시스템(100)의 주요부를 나타내는 절개 사시도로서, 도 14를 참조하면 기어하우징(154)은 내측공간으로 유입 또는 침투된 수분을 흡착하는 흡습제(190)를 더 포함할 수 있다.

흡습제(190)는 기어하우징(154)의 내측면 상에 복수개가 마련될 수 있다. 앞서 설명한 바와 같이, 기어하우징(154)의 내측공간은 제1 및 제2 오일 실(156, 157)과, 제1 내지 제3 오링(161, 162, 163)에 의해 밀봉되어 수분의 유입이 방지될 수 있으나, 기어조립체(150)의 제조공정 동안 내측공간에 수분이 유입된 상태로 조립이 이루어질 수 있으며, 조향 시스템(100)의 장기간 운용에 따라 오일 실 또는 오링에 일부 변형이 발생할 경우 내측공간으로 수분이 유입될 수 있다. 이게 흡습제(190)가 기어하우징(154)의 내측면 상에 마련됨으로써, 내측공간으로 유입된 수분 또는 습기를 제거하여 웜 휠(153)의 변형을 최소화할 수 있다. 웜 기어이(153a)가 폴리아마이드로 이루어짐에 따라 수분에 의한 변형 가능성이 높으므로 흡습제(190)는 기어하우징(154)의 내측면 상에서 웜 휠(153)에 인접하게 배치될 수 있다. 흡습제(190)는 실리카겔, 활성알루미나 등 내측공간에 존재하는 수분을 흡수 또는 흡착할 수 있는 다양한 소재로 마련될 수 있다.

이와 같은 본 실시 예에 의한 차량의 조향 시스템(100)은 기어조립체(150)의 입력축(151) 외주면과 출력축(152) 외주면에 오일 실(156, 157)을 장착함으로써, 기어조립체(150)의 주변 부품요소인 모터하우징(121)과 랙바하우징(170)으로부터 기어하우징(154) 내측공간으로의 수분의 유입을 차단하여 기어요소의 변형을 방지할 수 있다. 또한, 기어하우징(154)의 개구와 인접하는 부품요소 사이에 오링(161, 162, 163)을 장착하여 조향 시스템(100)의 외부로부터 기어하우징(154) 내측공간으로의 수분의 유입을 선제적으로 차단하여 기어요소의 변형을 보다 안정적으로 억제할 수 있다. 즉, 본 실시 예에 의한 차량의 조향 시스템(100)은 기어요소의 변형에 의한 유격을 방지하는 별도의 유격보상장치 없이도 기어요소의 변형을 효과적으로 방지할 수 있으므로 장치의 제조원가가 저감되고 장치의 조립성 및 생산성이 향상될 수 있다.

아울러, 기어하우징(154)의 내측공간이 랙바하우징(170)의 내측공간(수용공간)으로부터 밀봉되더라도 랙바하우징(170)에 벤트홀(171)을 형성하여, 수용공간의 공기 유동을 원활하게 도모함으로써 랙바(110)의 반복적인 병진운동에도 불구하고 각종 부품요소의 변형을 방지하고 내구성을 향상시킬 수 있다.

100: 조향 시스템 110: 랙바
120: 모터 130: 전자제어유닛
140: 파워팩 150: 기어조립체
151: 입력축 152: 출력축
153: 감속기어 154: 기어하우징
156: 제1 오일 실 157: 제2 오일 실
158: 제1 실링 플러그 159: 제2 실링 플러그
161: 제1 오링 162: 제2 오링
163: 제3 오링 170: 랙바하우징

Claims (29)

1. 양단이 차륜 측에 각각 연결되고, 차체의 폭 방향을 따라 연장 형성되는 랙바;
   전원장치로부터 전력을 공급받아 동력을 제공하는 모터; 및
   상기 랙바와 상기 모터 사이에 마련되어, 상기 모터에서 제공되는 동력을 상기 랙바로 전달하는 기어조립체;를 포함하고,
   상기 기어조립체는,
   상기 모터로부터 동력이 전달되는 입력축;
   상기 랙바 측으로 동력을 전달하는 출력축;
   상기 입력축과 상기 출력축 사이에 마련되는 감속기어;
   내측에 상기 입력축과 상기 감속기어 및 상기 출력축이 수용 및 설치되되, 상기 입력축의 적어도 일부가 통과하여 상기 모터 측에 노출되도록 관통 형성되는 입력개구를 포함하는 기어하우징;
   상기 입력축과 상기 입력개구의 내주면 사이에 개재되는 제1 오일 실;
   상기 입력축과 상기 입력개구의 내주면 사이에 마련되는 제1 베어링; 및
   상기 제1 오일 실과 상기 제1 베어링 사이에 마련되는 댐핑부재를 포함하며,
   상기 제1 오일 실은 상기 댐핑부재의 적어도 일부가 인입되도록 내주면 측에 함몰 형성되는 수용홈을 포함하는 차량의 조향 시스템.
2. 삭제
3. 삭제
4. 양단이 차륜 측에 각각 연결되고, 차체의 폭 방향을 따라 연장 형성되는 랙바;
   전원장치로부터 전력을 공급받아 동력을 제공하는 모터; 및
   상기 랙바와 상기 모터 사이에 마련되어, 상기 모터에서 제공되는 동력을 상기 랙바로 전달하는 기어조립체;를 포함하고,
   상기 기어조립체는,
   상기 모터로부터 동력이 전달되는 입력축;
   상기 랙바 측으로 동력을 전달하는 출력축;
   상기 입력축과 상기 출력축 사이에 마련되는 감속기어;
   내측에 상기 입력축과 상기 감속기어 및 상기 출력축이 수용 및 설치되되, 상기 출력축의 적어도 일부가 통과하여 상기 랙바 측에 노출되도록 관통 형성되는 출력개구를 포함하는 기어하우징;
   상기 출력축과 상기 출력개구의 내주면 사이에 개재되는 제2 오일 실;
   상기 출력축과 상기 출력개구의 내주면 사이에 마련되는 제2 베어링을 포함하며,
   상기 제2 오일 실은 상기 제2 베어링의 내륜과의 접촉을 방지하도록 내측면 상에 함롤 또는 절개 형성되는 접촉방지홈을 포함하는 차량의 조향 시스템.
5. 제1항에 있어서,
   상기 입력축은, 외주면에 상기 감속기어와 치합하는 제1 기어이가 형성되는 제1 나사부와, 상기 제1 나사부와 일체로 마련되되 상기 모터 측으로 연장 형성되는 제1 바디부를 포함하고,
   상기 제1 오일 실은 상기 제1 바디부의 외주면과 상기 입력개구의 내주면 사이에 개재되는 차량의 조향 시스템.
6. 제4항에 있어서,
   상기 출력축은, 외주면에 상기 랙바와 치합하는 제2 기어이가 형성되는 제2 나사부와, 상기 제2 나사부와 일체로 마련되되 상기 감속기어 측으로 연장 형성되는 제2 바디부를 포함하고,
   상기 제2 오일 실은 상기 제2 바디의 외주면과 상기 출력개구의 내주면 사이에 개재되는 차량의 조향 시스템.
7. 삭제
8. 삭제
9. 삭제
10. 삭제
11. 제5항에 있어서,
    상기 기어조립체는 상기 입력개구 또는 제1 바디부에 장착되어 상기 제1 오일 실을 지지하는 제1 실링 플러그를 더 포함하는 차량의 조향 시스템.
12. 제6항에 있어서,
    상기 기어조립체는 상기 출력개구에 장착되어 상기 제2 오일 실을 지지하는 제2 실링 플러그를 더 포함하는 차량의 조향 시스템.
13. 제1항 또는 제4항에 있어서,
    상기 모터를 수용하는 모터하우징; 및
    상기 기어하우징과 상기 모터하우징 사이에 마련되는 제1 오링(O-ring);을 더 포함하는 차량의 조향 시스템.
14. 제1항 또는 제4항에 있어서,
    상기 입력축은 웜 샤프트로 마련되고,
    상기 감속기어는 상기 웜 샤프트에 치합하되, 상기 출력축과 함께 회전하는 웜 휠로 마련되는 차량의 조향 시스템.
15. 제14항에 있어서,
    상기 출력축은 상기 웜 휠과 동축으로 함께 회전하되, 상기 랙바에 치합하는 피니언 샤프트로 마련되는 차량의 조향 시스템.
16. 제14항에 있어서,
    상기 웜 휠은 외주면에 웜 기어이가 마련되되,
    상기 웜 기어이는 폴리아마이드(Polyamide) 소재로 이루어지는 차량의 조향 시스템.
17. 양단이 차륜 측에 각각 연결되고, 차체의 폭 방향을 따라 연장 형성되는 랙바;
    전원장치로부터 전력을 공급받아 동력을 제공하는 모터; 및
    상기 랙바와 상기 모터 사이에 마련되어, 상기 모터에서 제공되는 동력을 상기 랙바로 전달하는 기어조립체;를 포함하고,
    상기 기어조립체는,
    상기 모터로부터 동력이 전달되는 입력축;
    상기 랙바 측으로 동력을 전달하는 출력축;
    상기 입력축과 상기 출력축 사이에 마련되는 감속기어;
    내측에 상기 입력축과 상기 감속기어 및 상기 출력축이 수용 및 설치되는 기어하우징;
    상기 입력축과 상기 출력축 중 적어도 어느 하나의 외주면에 마련되는 밀봉부재; 및
    상기 기어하우징의 내측면 상에 마련되어 내부로 침투된 수분을 흡착하는 흡습제를 포함하는 차량의 조향 시스템..
18. 제1항 또는 제4항에 있어서,
    내측에 상기 랙바가 수용되는 수용공간을 구비하도록 중공 형성되고, 양단에 신축 가능한 벨로우즈가 각각 장착되는 랙바하우징;을 더 포함하는 차량의 조향 시스템.
19. 제18항에 있어서,
    상기 랙바하우징은 외부와 상기 수용공간 사이의 공기 흐름을 허용하도록 관통 형성되는 적어도 하나의 벤트홀을 포함하는 차량의 조향 시스템.
20. 제19항에 있어서,
    상기 랙바하우징은 상기 벤트홀에 장착되어 공기 흐름은 허용하되 이물질의 유입은 억제하는 마개부재를 더 포함하는 차량의 조향 시스템.
21. 제19항에 있어서,
    상기 랙바하우징은 상기 벤트홀에 장착되어 공기 흐름은 허용하되 이물질 및 수분의 통과는 방지하는 필터부재를 더 포함하는 차량의 조향 시스템.
22. 제18항에 있어서,
    상기 기어하우징과 상기 랙바하우징 사이에 마련되는 제2 오링;을 더 포함하는 차량의 조향 시스템.
23. 제4항에 있어서,
    상기 모터의 작동을 제어하는 전자제어유닛;을 더 포함하고,
    상기 모터와 상기 전자제어유닛은 파워팩으로 마련되는 차량의 조향 시스템.
24. 제23항에 있어서,
    상기 출력축의 회전을 감지하고, 이를 상기 전자제어유닛으로 송출하는 각도센서; 및
    상기 각도센서를 상기 전자제어유닛에 전기적으로 연결하는 센서커넥터;를 더 포함하는 차량의 조향 시스템.
25. 제24항에 있어서,
    상기 기어하우징은, 상기 출력개구의 반대측에 관통 형성되는 감지개구와, 상기 감지개구를 덮도록 마련되는 센서커버를 더 포함하고,
    상기 각도센서 및 상기 센서커넥터는 상기 센서커버에 지지 및 장착되는 차량의 조향 시스템.
26. 제25항에 있어서,
    상기 각도센서는 상기 센서커버의 내측면에 지지되고,
    상기 센서커넥터는 상기 센서커버에 관통 형성되는 커넥터홀을 통과하여 외측면에 마련되되,
    상기 센서커넥터는 상기 커넥터홀을 밀봉하는 그로멧을 포함하는 차량의 조향 시스템.
27. 제25항에 있어서,
    상기 기어하우징과 상기 센서커버 사이에 마련되는 제3 오링;을 더 포함하는 차량의 조향 시스템.
28. 삭제
29. 삭제

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