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KR20130052452A - 소음저감형 전동식 조향장치 - Google Patents

소음저감형 전동식 조향장치 Download PDF

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KR20130052452A
KR20130052452A KR1020110117893A KR20110117893A KR20130052452A KR 20130052452 A KR20130052452 A KR 20130052452A KR 1020110117893 A KR1020110117893 A KR 1020110117893A KR 20110117893 A KR20110117893 A KR 20110117893A KR 20130052452 A KR20130052452 A KR 20130052452A
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KR
South Korea
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ring member
outer ring
inner ring
damper
noise reduction
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Ceased
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KR1020110117893A
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Inventor
정재호
Original Assignee
현대모비스 주식회사
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Publication date
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Abstract

소음저감형 전동식 조향장치에 대한 발명이 개시된다. 개시된 소음저감형 전동식 조향장치는: 스티어링축의 외측에 고정되는 웜휠기어와, 웜휠기어에 맞물려 돌아가는 웜샤프트와, 웜샤프트가 삽입되는 내측통공을 구비하는 내륜부재와, 내륜부재의 외측에 설치되어 마찰을 저감시키는 복수 개의 볼부재와, 볼부재를 사이에 두고 내륜부재와 이격되는 외륜부재와, 외륜부재와 볼부재의 외측을 감싸며 내륜부재에 설치되는 케이스부 및 케이스부와 외륜부재의 사이에 설치되어 케이스부와 외륜부재의 사이에 이격공간을 형성하는 댐퍼부를 구비하는 것을 특징으로 한다.

Description

소음저감형 전동식 조향장치{NOISE REDUCTION TYPE MOTOR DRIVEN POWER STEERING}
본 발명은 소음저감형 전동식 조향장치에 관한 것으로서, 보다 상세하게는 웜샤프트의 축방향 및 종방향으로 전달되는 충격을 감소시켜 래틀 소음을 저감시키는 소음저감형 전동식 조향장치에 관한 것이다.
일반적으로, 운전자의 핸들 조작시, 운전자의 조작력을 보조하는 조향장치가 자동차에 구비된다.
이러한 조향장치는, 유압을 발생시켜 운전자의 핸들 조작력을 보조하는 유압식 조향장치가 주로 사용된다.
근래에는 모터의 회전력을 이용하여 운전자의 핸들 조작력을 보조하는 전동식 조향장치가 사용된다.
핸들과 연결된 스티어링축의 외주에는 웜휠기어가 일체로 회전되게 설치되며, 웜샤프트는 웜휠기어에 접하여 설치된다.
이러한 전동식 조향장치는, 차속센서 및 조향토크센서 등에서 감지한 차량의 운행조건에 따라 전자제어장치가 모터를 구동시키면, 모터는 웜샤프트를 회전시킨다.
이에 따라, 전동식 조향장치는, 차량의 저속 운행시에는 조향핸들의 조작력이 가벼워지도록 조향 보조력을 크게 하는 반면에, 고속 운행시에는 조행핸들의 조작력이 무거워지도록 조향 보조력을 작게 하여 주행 안정성을 도모한다.
본 발명의 배경기술은 대한민국 공개특허공보 2011-0073004호(2011.06.29 공개, 발명의 명칭: 전동식 동력 보조 조향장치의 감속기 및 이를 이용한 전동식 동력 보조 조향장치)에 개시되어 있다.
웜휠기어를 통해 웜샤프트의 축방향 및 종방향으로 진동이 전달되며, 이러한 진동에 의해 래틀 소음이 발생한다. 따라서, 이를 개선할 필요성이 요청된다.
본 발명은 상기와 같은 필요성에 의해 창출된 것으로서, 웜샤프트를 통해 입력되는 축방향 및 종방향 진동을 저감시켜 래틀 소음의 발생을 감소시킬 수 있는 소음저감형 전동식 조향장치를 제공하는 데 그 목적이 있다.
본 발명에 따른 소음저감형 전동식 조향장치는: 스티어링축의 외측에 고정되는 웜휠기어와, 웜휠기어에 맞물려 돌아가는 웜샤프트와, 웜샤프트가 삽입되는 내측통공을 구비하는 내륜부재와, 내륜부재의 외측에 설치되어 마찰을 저감시키는 복수 개의 볼부재와, 볼부재를 사이에 두고 내륜부재와 이격되는 외륜부재와, 외륜부재와 볼부재의 외측을 감싸며 내륜부재에 설치되는 케이스부 및 케이스부와 외륜부재의 사이에 설치되어 케이스부와 외륜부재의 사이에 이격공간을 형성하는 댐퍼부를 포함한다.
또한 내륜부재는, 웜샤프트를 감싸며 링 형상으로 형성되는 내륜몸체 및 내륜몸체의 외측 둘레를 따라 홈을 형성하여 볼부재의 이동을 안내하는 가이드홈부를 포함하는 것이 바람직하다.
또한 외륜부재는, 볼부재의 이동을 안내하는 내측홈부를 구비하는 외륜몸체와, 외륜몸체의 양측에서 외측으로 굽어져서 댐퍼부를 지지하는 지지부재를 포함하는 것이 바람직하다.
또한 댐퍼부는, 외륜몸체를 중심으로 일측의 지지부재에 접하여 설치되는 제1댐퍼 및 외륜몸체를 중심으로 타측의 지지부재에 접하여 설치되는 제2댐퍼를 포함하는 것이 바람직하다.
또한 댐퍼부는 고무를 포함하는 것이 바람직하다.
본 발명에 따른 소음저감형 전동식 조향장치는, 볼부재의 이동을 안내하는 외륜부재와, 외형을 형성하는 케이스부의 사이에 댐퍼부가 설치되어, 웜샤프트를 통해 입력되는 축방향 및 종방향 진동을 저감시켜 래틀(Rattle) 소음의 발생을 감소시키므로, 품질감성을 향상시킬 수 있다.
도 1은 본 발명의 일 실시예에 따른 소음저감형 전동식 조향장치를 개략적으로 도시한 단면도이다.
도 2는 본 발명의 일 실시예에 따른 내륜부재와 케이스부의 외형을 도시한 사시도이다.
도 3은 본 발명의 일 실시예에 따른 내륜부재와 볼부재와 외륜부재와 케이스부 및 댐퍼부를 분해 도시한 사시도이다.
도 4는 본 발명의 일 실시예에 따른 댐퍼부의 설치상태를 개략적으로 도시한 부분절개 사시도이다.
도 5는 본 발명의 일 실시예에 따른 댐퍼부의 설치상태를 개략적으로 도시한 단면도이다.
이하, 첨부된 도면들을 참조하여 본 발명에 따른 소음저감형 전동식 조향장치의 일 실시예를 설명한다. 설명의 편의를 위해 자동차에 사용되는 소음저감형 전동식 조향장치를 예로 들어 설명한다. 이 과정에서 도면에 도시된 선들의 두께나 구성요소의 크기 등은 설명의 명료성과 편의상 과장되게 도시되어 있을 수 있다. 또한, 후술되는 용어들은 본 발명에서의 기능을 고려하여 정의된 용어들로서 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 1은 본 발명의 일 실시예에 따른 소음저감형 전동식 조향장치를 개략적으로 도시한 단면도이며, 도 2는 본 발명의 일 실시예에 따른 내륜부재와 케이스부의 외형을 도시한 사시도이며, 도 3은 본 발명의 일 실시예에 따른 내륜부재와 볼부재와 외륜부재와 케이스부 및 댐퍼부를 분해 도시한 사시도이며, 도 4는 본 발명의 일 실시예에 따른 댐퍼부의 설치상태를 개략적으로 도시한 부분절개 사시도이며, 도 5는 본 발명의 일 실시예에 따른 댐퍼부의 설치상태를 개략적으로 도시한 단면도이다.
도 1 내지 도 3에 도시된 바와 같이, 본 발명의 일 실시예에 따른 소음저감형 전동식 조향장치(1)는, 스티어링축(20)의 외측에 고정되는 웜휠기어(22)와, 웜휠기어(22)에 맞물려 돌아가는 웜샤프트(12)와, 웜샤프트(12)가 삽입되는 내측통공(34)을 구비하는 내륜부재(30)와, 내륜부재(30)의 외측에 설치되어 마찰을 저감시키는 복수 개의 볼부재(40)와, 볼부재(40)를 사이에 두고 내륜부재(30)와 이격되는 외륜부재(50)와, 외륜부재(50)와 볼부재(40)의 외측을 감싸며 내륜부재(30)에 설치되는 케이스부(60) 및 케이스부(60)와 외륜부재(50)의 사이에 설치되어 케이스부(60)와 외륜부재(50)의 사이에 이격공간(80)을 형성하는 댐퍼부(70)를 포함한다.
핸들과 연결된 스티어링축(20)의 외측에 웜휠기어(22)가 고정되므로, 스티어링축(20)과 함께 웜휠기어(22)가 회전한다.
웜휠기어(22)에 맞물려 돌아가는 웜샤프트(12)는 모터부재(10)와 축 연결되며, 모터부재(10)의 동작에 의해 웜샤프트(12)가 회전된다.
웜샤프트(12)의 일측(도 1기준 좌측)에는 모터부재(10)가 연결되며, 웜샤프트(12)의 타측(도 1기준 우측)에는 가압베어링(14)이 설치된다.
이러하 가압베어링(14)은, 하우징(18)의 외측에서 내측으로 인입되는 가압편(16)에 외측이 가압되므로, 가압베어링(14)의 내측에 위치하는 웜샤프트(12)를 웜휠기어(22) 방향(도 1기준 하측)으로 가압한다.
웜샤프트(12)가 삽입되는 내측통공(34)을 구비하는 내륜부재(30)는 모터부재(10)에 근접한 웜샤프트(12)의 일측에 설치된다.
내륜부재(30)는 원형의 링 형상으로 형성되며, 웜샤프트(12)와 같이 회전하는 기술사상 안에서 다양한 형상으로 형성될 수 있다.
일 실시예에 따른 내륜부재(30)는, 웜샤프트(12)를 감싸며 링 형상으로 형성되는 내륜몸체(32) 및 내륜몸체(32)의 외측 둘레를 따라 홈을 형성하므로, 볼부재(40)의 이동을 안내하는 가이드홈부(36)를 포함한다.
내륜부재(30)는 웜샤프트(12)의 외측에 면접촉으로 접하여 설치되며, 이러한 내륜부재(30)의 외측 둘레를 따라 볼부재(40)의 일부가 삽입되는 가이드홈부(36)가 형성된다.
따라서 볼부재(40)는, 가이드홈부(36)를 따라 내륜몸체(32)의 외측을 회전한다.
이러한 내륜부재(30)의 외측에 설치되는 볼부재(40)는 복수로 구비되어, 내륜부재(30)와 외륜부재(50)의 사이에 설치된다.
볼부재(40)는, 구 형상으로 형성되어 마찰을 저감시키는 기술사상 안에서 다양한 재질이 사용될 수 있다.
도 3 내지 도 5에 도시된 바와 같이, 볼부재(40)를 사이에 두고 내륜부재(30)와 이격되는 외륜부재(50)는, 철판과 같은 판상 재료를 이용하여 성형하므로, 자체 변형에 의해 진동을 저감시킬 수 있다.
이러한 외륜부재(50)와 내륜부재(30)의 사이에는 볼부재(40)가 회전 가능하게 설치된다.
일 실시예에 따른 외륜부재(50)는, 볼부재(40)의 이동을 안내하는 내측홈부(54)를 구비하는 외륜몸체(52)와, 외륜몸체(52)의 양측에서 외측으로 굽어져서 댐퍼부(70)를 지지하는 지지부재(56)를 포함한다.
외륜몸체(52)는 "ㄷ"자 형상으로 형성되어 하측(도 5기준)이 개구되며, 이러한 외륜몸체(52)의 양측으로 지지부재(56)가 연장된다.
외륜몸체(52)의 내측으로 볼부재(40)의 일부가 삽입되는 내측홈부(54)가 구비되므로, 볼부재(40)는 내륜부재(30)의 가이드홈부(36)와 외륜부재(50)의 내측홈부(54)를 따라 원주 방향으로 이동된다.
외륜부재(50)와 볼부재(40)의 외측을 감싸며 내륜부재(30)에 설치되는 케이스부(60)는, 외부의 이물질이 외륜부재(50)와 내륜부재(30)의 사이로 유입됨을 방지하므로, 볼부재(40)의 이동이 원활하게 이루어진다.
일 실시예에 따른 케이스부(60)는, 외륜부재(50)와 볼부재(40)를 감싸며 내륜부재(30)의 외측에 설치되는 케이스몸체(62) 및 케이스몸체(62)의 일측을 차폐하는 차단판(64)을 포함한다.
케이스몸체(62)의 단면 형상은, 일측이 개구된 "ㄱ"자 형상으로 형성되며, 이러한 케이스몸체(62)의 일측은 원형판 형상의 차단판(64)에 의해 차폐된다.
도 1, 도 4 및 도 5에 도시된 바와 같이, 웜샤프트(12)를 통해 내륜부재(30)로 전달되는 축방향(도 1기준 좌우방향) 및 종방향(도 1기준 상하방향) 진동을 저감하기 위해, 케이스부(60)와 외륜부재(50)의 사이에 댐퍼부(70)가 설치된다.
댐퍼부(70)는, 케이스부(60)와 외륜부재(50)의 사이에 이격공간(80)을 형성하는 기술사상 안에서 다양한 형상으로 형성된다.
일 실시예에 따른 댐퍼부(70)는, 외륜몸체(52)를 중심으로 일측(도 4기준 좌측)의 지지부재(56)에 접하여 설치되는 제1댐퍼(72) 및 외륜몸체(52)를 중심으로 타측(도 4기준 우측)의 지지부재(56)에 접하여 설치되는 제2댐퍼(74)를 포함한다.
제1댐퍼(72)와 제2댐퍼(74)의 단면 형상은 사각 형상으로 형성되며, 이러한 제1댐퍼(72)와 제2댐퍼(74)는 링 형상으로 형성된다.
이러한 댐퍼부(70)의 재질은, 생산원가 대비 탄성이 좋은 고무를 사용하므로, 생산비를 절감할 수 있다.
이러한 제1댐퍼(72)와 제2댐퍼(74)에 의해, 외륜부재(50)의 내륜몸체(32) 및 외륜부재(50)의 지지부재(56)는 케이스부(60)와 이격된다.
외륜부재(50)와 케이스부(60)의 사이에 형성된 이격공간(80)은, 외륜부재(50)의 외륜몸체(52)와 케이스부(60)의 사이에 형성되는 제1공간(82)과, 외륜부재(50)의 지지부재(56)와 케이스부(60)의 사이에 형성되는 제2공간(84)을 포함한다.
이러한 제1공간(82)은, 외륜부재(50)의 종방향으로 진동되는 충격을 감쇄시키는 공간을 형성하며, 제2공간(84)은, 외륜부재(50)의 좌우 방향으로 진동되는 충격을 감쇄시키기 위한 공간을 형성한다.
내륜부재(30)와 볼부재(40)와 외륜부재(50)와 케이스부(60) 및 댐퍼부(70)는, 웜샤프트(12)를 통해 입력되는 축방향 및 종방향으로 입력되는 진동을 감쇄시키는 동시에, 웜샤프트(12)의 회전으로 발생되는 마찰을 저감시키는 베어링의 기능도 수행한다.
한편, 케이스부(60)는 부시(Bush)의 기능을 겸하므로, 케이스부(60)가 하우징(18)의 내측에 삽입 장착될 때, 케이스부(60)에 의한 마찰이 저감되어 케이스부(60)의 내구성이 향상된다.
이러한 케이스부(60)와 외륜부재(50)와 볼부재(40)와 댐퍼부(70) 및 내륜부재(30)는 일체로 성형될 수 있으므로, 소음저감형 전동식 조향장치(1)의 생산성을 향상시킬 수 있다.
이하에서는 첨부된 도면들을 참조하여 본 발명의 일 실시예에 따른 소음저감형 전동식 조향장치(1)의 작동상태를 상세히 설명한다.
웜휠기어(22)를 통해 웜샤프트(12)로 전달된 충격으로 인해, 웜샤프트(12)는 축방향 및 종방향의 분력을 받는다.
축방향 및 종방향의 진동은, 웜샤프트(12)를 지지하는 내륜부재(30)를 통해 볼부재(40)로 전달되며, 이러한 진동은 볼부재(40)를 감싸는 외륜부재(50)로 전달된다.
외륜부재(50)는, 철판 또는 금속부재가 굽혀진 상태로 형성되므로, 설정된 범위 내에서 변형 및 복원이 이루어진다. 이로 인하여, 외륜부재(50)로 전달된 진동은 외륜부재(50)의 형상 변형에 의해 1차 저감된다.
외륜부재(50)는 댐퍼부(70)에 의해 케이스부(60)와 이격된 상태로 설치되며, 이러한 댐퍼부(70)의 재질이 고무이므로, 외륜부재(50)에서 1차로 흡수된 진동은 댐퍼부(70)에서 2차로 흡수된다.
한편, 웜휠기어(22)에 웜샤프트(12)가 설정된 힘 이상으로 맞물려서, 웜휠기어(22) 및 웜샤프트(12)의 회전이 구속된 경우, 댐퍼부(70)의 변형에 의해 내륜부재(30)와 외륜부재(50)가 틀어지므로, 웜샤프트(12)의 위치가 변경된다.
따라서, 웜샤프트(12)가 웜휠기어(22)에 회전 가능하게 맞물리는 보정이 가능하므로, 기기의 동작 신뢰성을 향상시킬 수 있다.
이러한, 내륜부재(30)와 볼부재(40)와 외륜부재(50)와 케이스부(60) 및 댐퍼부(70)는, 베어링 및 댐퍼의 역할도 하면서 축소된 외형을 가지므로, 패키지로 조립이 용이하며 생산원가도 절감할 수 있다.
상술한 바와 같은 구성에 의하면, 일 실시예에 따른 소음저감형 전동식 조향장치(1)는, 볼부재(40)의 이동을 안내하는 외륜부재(50)와, 외형을 형성하는 케이스부(60)의 사이에 댐퍼부(70)가 설치되어, 웜샤프트(12)를 통해 입력되는 축방향 및 종방향 진동을 저감시켜 래틀(Rattle) 소음의 발생을 감소시키므로, 품질감성을 향상시킬 수 있다.
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.
또한, 자동차에 사용되는 소음저감형 전동식 조향장치를 예로 들어 설명하였으나, 이는 예시적인 것에 불과하며, 전동식 조향장치를 사용하는 다른 종류의 장치에도 본 발명에 의한 소음저감형 전동식 조향장치가 사용될 수 있다.
따라서, 본 발명의 진정한 기술적 보호범위는 특허청구범위에 의해서 정하여져야 할 것이다.
1: 소음저감형 전동식 조향장치
10: 모터부재 12: 웜샤프트
14: 가압베어링 16: 가압편
18: 하우징 20: 스티어링축
22: 웜휠기어 30: 내륜부재
32: 내륜몸체 34: 내측통공
36: 가이드홈부 40: 볼부재
50: 외륜부재 52: 외륜몸체
54: 내측홈부 56: 지지부재
60: 케이스부 62: 케이스몸체
64: 차단판 70: 댐퍼부
72: 제1댐퍼 74: 제2댐퍼
80: 이격공간 82: 제1공간
84: 제2공간

Claims (5)

  1. 스티어링축의 외측에 고정되는 웜휠기어;
    상기 웜휠기어에 맞물려 돌아가는 웜샤프트;
    상기 웜샤프트가 삽입되는 내측통공을 구비하는 내륜부재;
    상기 내륜부재의 외측에 설치되어 마찰을 저감시키는 복수 개의 볼부재;
    상기 볼부재를 사이에 두고 상기 내륜부재와 이격되는 외륜부재;
    상기 외륜부재와 상기 볼부재의 외측을 감싸며 상기 내륜부재에 설치되는 케이스부; 및
    상기 케이스부와 상기 외륜부재의 사이에 설치되어 상기 케이스부와 상기 외륜부재의 사이에 이격공간을 형성하는 댐퍼부를 포함하는 것을 특징으로 하는 소음저감형 전동식 조향장치.
  2. 제 1 항에 있어서,
    상기 내륜부재는, 상기 웜샤프트를 감싸며 링 형상으로 형성되는 내륜몸체; 및
    상기 내륜몸체의 외측 둘레를 따라 홈을 형성하여 상기 볼부재의 이동을 안내하는 가이드홈부를 포함하는 것을 특징으로 하는 소음저감형 전동식 조향장치.
  3. 제 1 항에 있어서,
    상기 외륜부재는, 상기 볼부재의 이동을 안내하는 내측홈부를 구비하는 외륜몸체;
    상기 외륜몸체의 양측에서 외측으로 굽어져서 상기 댐퍼부를 지지하는 지지부재를 포함하는 것을 특징으로 하는 소음저감형 전동식 조향장치.
  4. 제 3 항에 있어서,
    상기 댐퍼부는, 상기 외륜몸체를 중심으로 일측의 지지부재에 접하여 설치되는 제1댐퍼; 및
    상기 외륜몸체를 중심으로 타측의 지지부재에 접하여 설치되는 제2댐퍼를 포함하는 것을 특징으로 하는 소음저감형 전동식 조향장치.
  5. 제 1 항에 있어서,
    상기 댐퍼부는 고무를 포함하는 것을 특징으로 하는 소음저감형 전동식 조향장치.
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