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KR20110009274A - 전동식 동력 보조 조향장치의 감속기 - Google Patents

전동식 동력 보조 조향장치의 감속기 Download PDF

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KR20110009274A
KR20110009274A KR1020090066585A KR20090066585A KR20110009274A KR 20110009274 A KR20110009274 A KR 20110009274A KR 1020090066585 A KR1020090066585 A KR 1020090066585A KR 20090066585 A KR20090066585 A KR 20090066585A KR 20110009274 A KR20110009274 A KR 20110009274A
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KR
South Korea
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worm shaft
worm
support
coupled
damper
Prior art date
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Ceased
Application number
KR1020090066585A
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English (en)
Inventor
정영석
김지열
박영문
Original Assignee
주식회사 만도
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by 주식회사 만도 filed Critical 주식회사 만도
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Priority to US12/841,878 priority patent/US8517141B2/en
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Abstract

본 발명은 전동식 동력 보조 조향장치의 감속기에 관한 것이다.
본 발명의 일실시예는, 내륜과 외륜 사이에 볼이 결합되어 웜축의 회전을 지지하도록 웜축의 모터축 결합부위 단부에 결합되는 웜축 베어링; 및 상기 웜축 베어링의 일측과 타측에 각각 밀착되면서 상기 웜축에 삽입 결합되어 상기 웜축을 지지하며 상기 웜축을 통해 전달되는 래틀 노이즈를 흡수하는 제1댐퍼 및 제2댐퍼;를 포함하여 구성되되, 상기 제1댐퍼 및 제2댐퍼 각각은, 양측에 지지판이 구비되고 이들 지지판 사이에 탄성재질의 댐퍼가 결합되어 형성되는 것을 특징으로 하는 전동식 동력 보조 조향장치의 감속기를 제공한다.
본 발명에 의하면 전동식 동력 보조 조향장치의 감속기에 있어서, 웜과 웜휠의 마모에 의한 백래쉬의 증대로 발생되거나, 노면으로부터 바퀴와 조향축을 통해 전달되는 충격으로 발생되는 래틀 노이즈를 감소시킴으로써 운전자의 쾌적한 운전 환경을 제공할 수 있게 되는 효과가 있다.
조향장치, 감속기, 플러그 볼트, 플러그 너트, 모터

Description

전동식 동력 보조 조향장치의 감속기{Reducer of Electronic Power Steering Apparatus}
본 발명은 전동식 동력 보조 조향장치의 감속기에 관한 것이다. 더욱 상세하게는 전동식 동력 보조 조향장치의 감속기에 있어서, 웜과 웜휠의 마모에 의한 백래쉬의 증대로 발생되거나, 노면으로부터 바퀴와 조향축을 통해 전달되는 충격으로 발생되는 래틀 노이즈를 감소시킴으로써 운전자의 쾌적한 운전 환경을 제공할 수 있게 되는 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 조향휠(102)로부터 양측 바퀴(126)까지 이어지는 조향 계통(130) 및 조향 계통(130)에 조향 보조 동력을 제공하는 보조 동력 기구(140)를 포함하여 구성된다.
조향 계통(130)은 일측이 조향휠(102)에 연결되어 조향휠(102)과 함께 회전하고 타측은 한 쌍의 유니버설 조인트(104)를 매개로 피니언축(108)에 연결되는 조향축(106)을 포함하여 구성된다. 또한, 피니언축(108)은 랙-피니언 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 랙-피니언 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 웜축 베어링(257)이 각각 설치되어 웜축(254)을 지지하며, 웜축 베어링(257)이 웜축(254)의 축방향으로 유격되는 것을 방지하기 위해 플러그 볼트(210)가 댐핑 커플러(240)와 웜축 베어링(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.
그런데, 종래 전동식 동력 보조 조향장치의 감속기는 모터의 구동에 의해 회전하는 웜과 웜휠이 내구가 진행되면 마모에 의해 유격이 발생되고, 백래쉬로 인한 래틀 노이즈가 발생되는 문제점이 있었다.
또한, 노면으로부터 바퀴와 조향축을 통해 전달되는 충격으로 래틀 노이즈가 발생되고, 이로 인해 운전자에게 조향휠 조작시 불쾌감을 일으키게 되는 문제점이 있었다.
이에 본 발명은 전술한 문제점을 해결하기 위해 안출된 것으로, 전동식 동력 보조 조향장치의 감속기에 있어서, 웜과 웜휠의 마모에 의한 백래쉬의 증대로 발생되거나, 노면으로부터 바퀴와 조향축을 통해 전달되는 충격으로 발생되는 래틀 노이즈를 감소시킴으로써 운전자의 쾌적한 운전 환경을 제공할 수 있게 되는 전동식 동력 보조 조향장치의 감속기를 제공하는데 그 목적이 있다.
이러한 목적을 달성하기 위하여 본 발명의 일실시예는, 내륜과 외륜 사이에 볼이 결합되어 웜축의 회전을 지지하도록 웜축의 모터축 결합부위 단부에 결합되는 웜축 베어링; 및 상기 웜축 베어링의 일측과 타측에 각각 밀착되면서 상기 웜축에 삽입 결합되어 상기 웜축을 지지하며 상기 웜축을 통해 전달되는 래틀 노이즈를 흡수하는 제1댐퍼 및 제2댐퍼;를 포함하여 구성되되, 상기 제1댐퍼 및 제2댐퍼 각각은, 양측에 지지판이 구비되고 이들 지지판 사이에 탄성재질의 댐퍼가 결합되어 형성되는 것을 특징으로 하는 전동식 동력 보조 조향장치의 감속기를 제공한다.
또한, 본 발명의 다른 일실시예는, 내륜과 제1외륜 사이에 볼이 결합되고 상기 제1외륜의 외주면과 제2외륜의 내주면이 곡면으로 결합되어 상기 웜축 방향과 수직으로 피봇되면서 상기 웜축의 회전을 지지하도록 웜축의 모터축 결합부위 단부에 결합되는 피봇 베어링; 및 상기 피봇 베어링의 일측과 타측에 각각 밀착되면서 상기 웜축에 삽입 결합되어 상기 웜축을 지지하며 상기 웜축을 통해 전달되는 래틀 노이즈를 흡수하는 제1베어링지지체 및 제2베어링지지체;를 포함하여 구성되는 것을 특징으로 하는 전동식 동력 보조 조향장치의 감속기를 제공한다.
본 발명에 의하면, 전동식 동력 보조 조향장치의 감속기에 있어서, 웜과 웜휠의 마모에 의한 백래쉬의 증대로 발생되거나, 노면으로부터 바퀴와 조향축을 통해 전달되는 충격으로 발생되는 래틀 노이즈를 감소시킴으로써 운전자의 쾌적한 운전 환경을 제공할 수 있게 되는 효과가 있다.
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.
이하 본 발명의 상세한 설명에 있어서, 구성 요소간의 설명의 편의상 방향은 도면을 기준으로 하여 설명하기로 한다.
도 3a와 도 3b는 본 발명의 일실시예에 의한 전동식 동력 보조 조향장치의 감속기를 나타내는 단면도이다.
이들 도면에 도시된 바와 같이 본 발명의 일실시예에 의한 전동식 동력 보조 조향장치의 감속기(300)는, 내륜(280)과 외륜(270) 사이에 볼(258)이 결합되어 웜축(254)의 회전을 지지하도록 웜축(254)의 모터축 결합부위 단부에 결합되는 웜축 베어링(257); 및 상기 웜축 베어링(257)의 일측과 타측에 각각 밀착되면서 상기 웜축(254)에 삽입 결합되어 상기 웜축(254)을 지지하며 상기 웜축(254)을 통해 전달되는 래틀 노이즈를 흡수하는 제1댐퍼(310a) 및 제2댐퍼(310b);를 포함하여 구성된다.
감속기(300)는, 모터(146)의 구동력에 의해 웜(152)과 웜휠(156)이 연동되면서 조향축(106)을 회전시켜 운전자의 조향력을 보조하게 되는데, 모터(146)의 구동시 모터(146)의 축과 연동되는 웜축(254)의 양단에는 웜축 베어링(257)이 체결되어 웜축(254)의 회전을 지지하며, 조향축(105)과 연동되는 웜휠(156)과 웜(152)은 기어 하우징(260)에 내장되어 있다.
웜축 베어링(257)은 기어 하우징(260)의 내측에 장착되며 웜축(254)의 양단에서 웜축(254)의 회전을 지지하는데, 볼(258)이 베어링 내륜(280)과 외륜(270) 사이에서 회전하며 웜축(254)의 회전 저항을 줄여준다.
모터(146)에서 발생된 조향 보조력을 조향축에 전달하는 웜(152)과 웜휠(156)은 백래쉬가 있어야만 맞물려 회전이 가능하게 되는데, 초기에는 백래쉬가 최소한의 크기로 유지되지만, 웜축(254)의 회전 내구가 진행되면 웜(152)과 웜 휠(156)의 마모로 인한 유격으로 백래쉬가 커지게 된다.
특히, 웜(152)은 주로 스틸재질로 형성되고 웜휠(156)은 주로 플라스틱 재질로 형성되어 있어서, 웜(152)과 웜휠(156)의 백래쉬로 발생되는 래틀 노이즈는 그 공명음이 크고 운전자에게 불쾌감을 일으키게 되는데, 이 때 웜축(254)의 양측에서 제1댐퍼(310a)와 제2댐퍼(310b)가 진동을 흡수함으로써 공명음을 감소시키게 되는 것이다.
이렇게 래틀 노이즈의 공명음을 감소시키는 제1댐퍼(310a) 및 제2댐퍼(310b) 각각은, 양측에 지지판(313)이 구비되고 이들 지지판(313) 사이에 탄성재질의 댐퍼(315)가 일체로 결합되어 형성되며, 웜축(254)의 표면을 코킹(330)하거나 스냅링(미도시)를 결합하여 이탈을 방지하게 된다.
댐퍼(315)는 러버, 실리콘 또는 우레탄 등과 같은 탄성재질로 형성되어 지지판(313) 사이에 압입되어 결합되거나, 전술한 탄성재질을 용융한 상태에서 지지판(313)의 사이에 주입하고 이를 경화시켜서 형성할 수도 있다.
또한, 웜축(254)이 웜축(254)과 수직 방향으로 회전하는 피봇운동을 할 수 있도록, 웜축 베어링(257)은 외륜의 외주면에 웜축(254) 방향으로 테이퍼지며 곡면으로 형성되는 외륜 피봇부(335)가 구비되거나, 웜축 베어링(257)의 외륜이 삽입되는 웜축(254)의 외주면에 웜축(254) 방향으로 테이퍼지며 곡면으로 형성되는 웜축 피봇부(320)가 구비될 수도 있다.
따라서, 노면으로부터 바퀴와 조향축(106)을 통해 전달되는 충격이 웜휠(156)로 전달될 때 웜휠(156)과 치합되는 웜축(254)이 웜축(254)과 수직 방향으 로 회전하는 피봇운동을 하면서 충격을 흡수할 수 있게 되고, 웜축(254)에 웜축 베어링(257)을 조립할 때 웜축(254)을 웜휠(156) 쪽으로 예압을 가하면서 조립함으로써 웜휠(156)의 마모시 백래쉬의 증대로 발생되는 래틀 노이즈를 줄일 수 있게 된다.
도 4는 본 발명의 다른 일실시예에 의한 전동식 동력 보조 조향장치의 감속기를 나타내는 사시도와 단면도이다.
도 4에 도시된 바와 같이 본 발명의 다른 일실시예에 의한 전동식 동력 보조 조향장치의 감속기(400)는, 내륜(280)과 제1외륜(415) 사이에 볼(258)이 결합되고 상기 제1외륜(415)의 외주면과 제2외륜(417)의 내주면이 곡면으로 결합되어 웜축(254) 방향과 수직으로 피봇되면서 상기 웜축(254)의 회전을 지지하도록 웜축(254)의 모터축 결합부위 단부에 결합되는 피봇 베어링(410); 및 상기 피봇 베어링(410)의 일측과 타측에 각각 밀착되면서 상기 웜축(254)에 삽입 결합되어 상기 웜축(254)을 지지하며 상기 웜축(254)을 통해 전달되는 래틀 노이즈를 흡수하는 제1베어링지지체(420a) 및 제2베어링지지체(420b);를 포함하여 구성된다.
피봇 베어링(410)은 내륜(280)과 볼(258), 제1외륜(415) 및 제2외륜(417)으로 구성되는데, 웜축(254)이 축방향과 수직으로 피봇이 가능하도록 내륜(280)과 제1외륜(415) 사이에 볼(258)이 결합되고 제1외륜(415)과 제2외륜(417)이 곡면으로 결합되며, 제1외륜(415)의 외주면과 제2외륜(417)의 내주면이 곡면으로 형성되어 있어서, 제1외륜(415)이 제2외륜(417)의 내주면에 지지되면서 웜축(254)과 수직 방향으로 회전하는 피봇운동을 하게 되어 있다.
즉, 노면으로부터 바퀴와 조향축(105)을 통해 전달되는 충격이 웜휠(156)로 전달될 때 웜휠(156)과 치합되는 웜축(254)이 웜축(254)과 수직 방향으로 회전하는 피봇운동을 하면서 충격을 흡수할 수 있게 되고, 웜축(254)에 피봇 베어링(410)을 조립할 때 웜축(254)을 웜휠(156) 쪽으로 예압을 가하면서 조립함으로써 웜휠(156)의 마모시 백래쉬의 증대로 발생되는 래틀 노이즈를 줄일 수 있게 된다.
또한, 피봇 베어링(410)의 양측에는 제1베어링지지체(420a)와 제2베어링지지체(420b)가 밀착 결합되는데, 제1베어링지지체(420a)와 제2베어링지지체(420b)에는 내측에 환형의 탄성지지부(423)가 구비되어 있어서, 웜(152)과 웜휠(156)에서 발생되는 래틀 노이즈를 댐핑시키게 된다.
제1베어링지지체(420a) 및 제2베어링지지체(420b) 각각은, 피봇 베어링(410)의 일측면 또는 타측면에 밀착되는 탄성지지부(423)와 상기 탄성지지부(423)를 내측에 수용하는 환형의 지지체(425)으로 구성되며, 피봇 베어링(410)의 양측에 밀착되면서 웜축(254)에 삽입되어 결합된다.
탄성지지부(423)는 웜(152)과 웜휠(156)에서 발생되는 래틀 노이즈를 댐핑할 수 있도록 러버, 실리콘 또는 우레탄 등과 같은 탄성재질로 형성되며, 탄성지지부(423)를 내측에 수용하는 지지체(425)은 스틸이나 엔지니어링 플라스틱 재질로 형성될 수 있다.
이러한 형상과 구조를 갖는 본 발명에 의하면 전동식 동력 보조 조향장치의 감속기에 있어서, 웜과 웜휠의 마모에 의한 백래쉬의 증대로 발생되거나, 노면으로부터 바퀴와 조향축을 통해 전달되는 충격으로 발생되는 래틀 노이즈를 감소시킴으 로써 운전자의 쾌적한 운전 환경을 제공할 수 있게 되는 효과가 있다.
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.
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.
도 1은 종래 전동식 동력 보조 조향장치의 구성도;
도 2는 종래 전동식 동력 보조 조향장치의 감속기를 나타내는 단면도;
도 3a와 도 3b는 본 발명의 일실시예에 의한 전동식 동력 보조 조향장치의 감속기를 나타내는 단면도;
도 4는 본 발명의 다른 일실시예에 의한 전동식 동력 보조 조향장치의 감속기를 나타내는 사시도와 단면도이다.
<도면의 주요부분에 대한 부호의 설명>
106: 조향축 146: 모터
152: 웜 156: 웜휠
254: 웜축 257: 웜축 베어링
260: 기어 하우징 310a: 제1댐퍼
310b: 제2댐퍼 313: 지지판
315: 댐퍼 320: 웜축 피봇부
335: 외륜 피봇부 410: 피봇 베어링
420a: 제1베어링지지체 420b: 제2베어링지지체
415: 제1외륜 417: 제2외륜
423: 탄성지지부 425: 지지체

Claims (5)

  1. 내륜과 외륜 사이에 볼이 결합되어 웜축의 회전을 지지하도록 웜축의 모터축 결합부위 단부에 결합되는 웜축 베어링; 및
    상기 웜축 베어링의 일측과 타측에 각각 밀착되면서 상기 웜축에 삽입 결합되어 상기 웜축을 지지하며 상기 웜축을 통해 전달되는 래틀 노이즈를 흡수하는 제1댐퍼 및 제2댐퍼;
    를 포함하여 구성되되,
    상기 제1댐퍼 및 제2댐퍼 각각은, 양측에 지지판이 구비되고 이들 지지판 사이에 탄성재질의 댐퍼가 결합되어 형성되는 것을 특징으로 하는 전동식 동력 보조 조향장치의 감속기.
  2. 제 1 항에 있어서,
    상기 웜축 베어링은 외륜의 외주면에 상기 웜축 방향으로 테이퍼지며 곡면으로 형성되는 외륜 피봇부가 구비되는 것을 특징으로 하는 전동식 동력 보조 조향장치의 감속기.
  3. 제 1 항에 있어서,
    상기 웜축은 상기 웜축 베어링의 외륜이 삽입되는 외주면에 상기 웜축 방향으로 테이퍼지며 곡면으로 형성되는 웜축 피봇부가 구비되는 것을 특징으로 하는 전동식 동력 보조 조향장치의 감속기.
  4. 내륜과 제1외륜 사이에 볼이 결합되고 상기 제1외륜의 외주면과 제2외륜의 내주면이 곡면으로 결합되어 웜축 방향과 수직으로 피봇되면서 상기 웜축의 회전을 지지하도록 웜축의 모터축 결합부위 단부에 결합되는 피봇 베어링; 및
    상기 피봇 베어링의 일측과 타측에 각각 밀착되면서 상기 웜축에 삽입 결합되어 상기 웜축을 지지하며 상기 웜축을 통해 전달되는 래틀 노이즈를 흡수하는 제1베어링지지체 및 제2베어링지지체;
    를 포함하여 구성되는 것을 특징으로 하는 전동식 동력 보조 조향장치의 감속기.
  5. 제 4 항에 있어서,
    상기 제1베어링지지체 및 제2베어링지지체 각각은, 상기 피봇 베어링의 일측면 또는 타측면에 밀착되는 탄성지지부와 상기 탄성지지부를 내측에 수용하는 환형의 지지체으로 구성되는 것을 특징으로 하는 전동식 동력 보조 조향장치의 감속기.
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