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KR20170079711A - 전동식 파워스티어링 장치의 웜휠 - Google Patents

전동식 파워스티어링 장치의 웜휠 Download PDF

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KR20170079711A KR1020150190567A KR20150190567A KR20170079711A KR 20170079711 A KR20170079711 A KR 20170079711A KR 1020150190567 A KR1020150190567 A KR 1020150190567A KR 20150190567 A KR20150190567 A KR 20150190567A KR 20170079711 A KR20170079711 A KR 20170079711A
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Abstract

본 발명은 전동식 파워스티어링 장치의 웜휠에 관한 것으로, 외측면 둘레방향을 따라 다수 개의 기어가 형성되는 기어부; 상기 기어부 내부에 설치되어 외측면이 상기 기어부 내측면과 맞물리는 아우터 허브부; 상기 아우터 허브부 내부에 설치되는 이너 허브부; 및 상기 아우터 허브부와 상기 이너 허브부 사이에 설치되어 외측면은 상기 아우터 허브부의 내측면과 맞물리고, 내측면은 상기 이너 허브부의 외측면과 맞물림으로써 상기 아우터 허브부와 상기 이너 허브부 사이에서 전달되는 회전력으로 인한 접촉충격이 접촉부위 전체에 걸쳐 다방위로 연속 차단되게 하는 탄성 재질의 댐퍼부를 포함하여 구성된다.
이에 따라, 아우터 허브부와 이너 허브부 사이에서 발생되는 충격을 효율적으로 흡수할 수 있어 소음 및 진동이 감소되고, 충격흡수 구조가 종래에 비해 간단하여 유지 및 보수가 용이하다.

Description

전동식 파워스티어링 장치의 웜휠{WORM WHEEL FOR MOTOR DRIVEN POWER STEERING}
본 발명은 전동식 파워스티어링 장치의 웜휠에 관한 것으로, 더욱 상세하게는 웜휠 내부에서 발생되는 충격을 흡수할 수 있는 댐퍼가 설치되는 전동식 파워스티어링 장치의 웜휠에 관한 것이다.
일반적으로 전동식 파워스티어링 장치인 MDPS(Motor Driven Power Steering)는 유압을 이용하지 않고, 모터동력으로 조향 파워를 어시스트(Assist)하는 방식이다.
MDPS는 ECU 제어로 동력을 발생하는 모터와, 모터를 통해 회전하는 웜축(Worm-Shaft)과, 상기 웜축과 치합된 웜휠(Worm Wheel)을 구비함으로써 웜휠의 회전력으로 조타력을 어시스트(Assist)한다. 이러한 웜축과 웜휠은 스티어링의 초기 회전 시 또는 스티어링의 회전방향이 전환될 시 서로 접촉되는 부위에서 소음 또는 진동이 발생하는 문제가 있었다.
이러한 문제를 해결하기 위해 종래의 ‘특허문헌 1’이 개발되었다. ‘특허문헌 1’은 조향장치용 웜샤프트의 충격흡수구조체에 관한 것으로, 웜샤프트(20)의 일단에 탄성체(100)가 설치되어 웜샤프트(20)와 웜휠(30) 사이에 발생되는 충격을 상기 탄성체(100)가 흡수하는 구성이다.
그러나 종래의 ‘특허문헌 1’은 웜휠 내부에서 발생되는 충격에 대해서는 흡수를 하지 못하는 문제점이 있다. 즉, MDPS는 스티어링이 회전될 시 연동되는 웜휠의 회전을 보조하는 수단이기 때문에, 웜샤프트에서 웜휠 중심에 연결된 샤프트로 힘이 전달되는 과정에서 웜휠 내부에서 역시 충격이 발생될 수 있는데, ‘특허문헌 1’은 웜샤프트에 발생되는 충격만을 흡수할 수 있을 뿐 웜휠 내부의 충격은 흡수하기 어렵다.
KR 10-1304871 B1 (2013. 09. 06.)
본 발명은 위와 같은 문제점을 해결하기 위하여 안출된 것으로, 본 발명에서 해결하고자 하는 과제는 웜휠 내부에 고정쐐기홈과 고정쐐기가 형성된 댐퍼부가 아우터 허브부와 이너 허브부 사이에 설치되는 전동식 파워스티어링 장치의 웜휠을 제공하는 것이다.
위와 같은 과제를 해결하기 위한 본 발명에 따른 전동식 파워스티어링 장치의 웜휠은 외측면 둘레방향을 따라 다수 개의 기어가 형성되는 기어부; 상기 기어부 내부에 설치되어 외측면이 상기 기어부 내측면과 맞물리는 아우터 허브부; 상기 아우터 허브부 내부에 설치되는 이너 허브부 및 상기 아우터 허브부와 상기 이너 허브부 사이에 설치되어 외측면은 상기 아우터 허브부의 내측면과 맞물리고, 내측면은 상기 이너 허브부의 외측면과 맞물림으로써 상기 아우터 허브부와 상기 이너 허브부 사이에서 전달되는 회전력으로 인한 접촉충격이 접촉부위 전체에 걸쳐 다방위로 연속 차단되게 하는 탄성 재질의 댐퍼부를 포함하여 구성되는 것을 기술적 특징으로 한다.
본 발명에 따른 전동식 파워스티어링 장치의 웜휠은 아우터 허브부와 이너 허브부 사이에서 발생되는 충격을 효율적으로 흡수할 수 있어 소음 및 진동이 감소되고, 충격흡수 구조가 종래에 비해 간단하여 유지 및 보수가 용이하다.
도 1은 본 발명에 따른 전동식 파워스티어링 장치의 웜휠의 사시도
도 2는 도 1의 이면 사시도
도 3은 도 1의 분해사시도
도 4는 도 2의 분해사시도
도 5는 이너 허브부를 도시한 사시도
도 6은 기어부 및 아우터 허브부를 도시한 사시도
도 7은 도 1의 측단면을 도시한 측면도
도 8은 댐퍼부의 실시예를 도시한 도 3의 A부분의 확대도
아래에서는 본 발명에 따른 전동식 파워스티어링 장치의 웜휠을 첨부된 도면을 통해 더욱 상세히 설명한다.
본 발명은 전동식 파워스티어링 장치의 웜휠에 관한 것으로, 도 1은 본 발명에 따른 전동식 파워스티어링 장치의 웜휠의 사시도, 도 2는 도 1의 이면 사시도, 도 3은 도 1의 분해사시도, 도 4는 도 2의 분해사시도, 도 5는 이너 허브부를 도시한 사시도, 도 6은 기어부 및 아우터 허브부를 도시한 사시도, 도 7은 도 1의 측단면을 도시한 측면도 및 도 8은 댐퍼부의 실시예를 도시한 도 3의 A부분의 확대도이다.
본 발명에 따른 전동식 파워스티어링 장치의 웜휠은 외측면 둘레방향을 따라 다수 개의 기어가 형성되는 기어부; 기어부 내부에 설치되어 외측면이 기어부 내측면과 맞물리는 아우터 허브부; 아우터 허브부 내부에 설치되는 이너 허브부; 및 아우터 허브부와 이너 허브부 사이에 설치되어 외측면은 아우터 허브부의 내측면과 맞물리고, 내측면은 이너 허브부의 외측면과 맞물림으로써 상기 아우터 허브부와 상기 이너 허브부 사이에서 전달되는 회전력으로 인한 접촉충격이 접촉부위 전체에 걸쳐 다방위로 연속 차단되게 하는 탄성 재질의 댐퍼부를 포함하여 구성된다.
아래에서는 각 구성요소에 대하여 상세히 설명한다.
기어부(10)는 전동식 파워스티어링 장치의 웜축(미도시)과 맞물림으로써 웜축으로부터 전달된 동력을 전달받는 구성으로, 내부에 중공이 형성되는 링 형상으로 이루어지고, 도 1 및 도 2에 도시된 바와 같이 외측면 둘레방향을 따라 다수 개의 기어(12)가 형성된다.
아우터 허브부(20)는 내부에 중공이 형성되는 링 형상으로 이루어지고, 기어부(10)의 중공에 삽입되어 맞물려 기어부(10)로부터 전달된 회전력이 아우터 허브부(20)로 전달된다.
아우터 고정쐐기(22)는 후술할 댐퍼부(30)와 맞물리기 위한 구성으로, 쐐기 형상으로 이루어져 아우터 허브부(20) 내주연의 둘레방향을 따라 다수 개가 돌출형성된다. 아우터 고정쐐기(22)는 도 3에 도시된 바와 같이 측단면이 삼각형 형상이나, 필요에 따라 사각형, 오각형 등 다각형으로 이루어질 수 있다. 또한, 아우터 고정쐐기(22) 대신에 아우터 허브부(20) 내주연에 아우터 고정쐐기홈이 형성될 수도 있는데, 이와 관련한 사항은 후술한다.
아우터 리미팅 기어(24)는 아우터 허브부(20)의 내측면 둘레방향을 따라 다수 개가 형성되되, 후술할 이너 허브부(30)가 삽입되는 방향쪽의 내측면에 형성된다.
아우터 플레이트(26)는 후술할 이너 허브부(30)가 삽입되는 부분의 반대쪽 단면의 내부에 형성되는 중공의 원형 플레이트이다. 아우터 플레이트(26)는 본 발명에 따른 전동식 파워스티어링 장치의 웜휠의 내부가 노출되는 것을 방지하고, 중공형으로 이루어져 샤프트(미도시)가 삽입되는 공간을 제공한다.
이너 허브부(30)는 아우터 허브부(20)로부터 전달된 회전력을 전달받는 구성으로, 내부에 중공이 형성되는 링 형상으로 이루어지고, 아우터 허브부(20) 내부에 설치된다.
이너 고정쐐기홈(32)은 후술할 댐퍼부(30)와 맞물리기 위한 구성으로, 쐐기가 삽입되는 홈 형상으로 이루어져 이너 허브부(30) 외주연의 둘레방향을 따라 다수 개가 함몰형성된다. 이너 고정쐐기홈(32)은 도 4에 도시된 바와 같이 측단면이 삼각형 형상이나, 필요에 따라 사각형, 오각형 등 다각형으로 이루어질 수 있다. 또한, 이너 고정쐐기홈(32) 대신에 이너 허브부(30) 외주연에 이너 고정쐐기가 형성될 수도 있는데, 이와 관련한 사항은 후술한다.
이너 리미팅 기어(34)는 이너 허브부(30)의 외측면 둘레방향을 따라 다수 개가 형성되되, 아우터 허브부(20)에 삽입되는 방향쪽의 외측면에 형성된다. 이에 따라 이너 허브부(30)가 아우터 허브부(20) 내부로 위치되면, 이너 리미팅 기어(34)는 아우터 리미팅 기어(24)와 맞물리게 된다. 이때, 도 5 및 도 6에 도시된 바와 같이 이너 리미팅 기어(34) 사이의 폭(T3)은 아우터 리미팅 기어(24)의 폭(T6)보다 넓게 형성되고, 아우터 리미팅 기어(24) 사이의 폭(T5)은 이너 리미팅 기어(34)의 폭(T4)보다 넓게 형성된다. 이에 따라 이너 허브부(30)가 아우터 허브부(20)에 설치됐을 시 아우터 허브부(20)에 대해 독립적으로 회전될 수 있는 회전각(이하 ‘독립 회전각’이라 한다)이 제한되기 때문에, 소정 각도 내에서는 회전될 수 있으나, 상기 소정 각도의 범위를 넘어서는 회전될 수 없다. 이는 후술할 댐퍼부(30)의 변형과 관련된 것으로, 이와 관련한 사항은 후술한다.
이너 플레이트(36)는 이너 허브부(30)의 삽입되는 방향 반대쪽의 외부에 형성되는 중공의 원형 플레이트이다. 이너 플레이트(36)는 본 발명에 따른 전동식 파워스티어링 장치의 웜휠의 내부가 노출되는 것을 방지하고, 중공형으로 이루어져 샤프트(미도시)가 삽입되는 공간을 제공한다.
댐퍼부(30)는 아우터 허브부(20)로부터 전달되는 회전력을 이너 허브부(30)로 전달하되, 전달 과정에서 발생되는 충격을 흡수하는 구성으로, 링 형상으로 이루어져 아우터 허브부(20)와 이너 허브부(30) 사이에 설치된다. 구체적으로 댐퍼부(30)는 외측면의 둘레방향을 따라 다수 개의 고정쐐기홈(42)이 함몰형성되어 아우터 고정쐐기(22)가 삽입되고, 내측면의 둘레방향을 따라 다수 개의 고정쐐기(44)가 돌출형성되어 이너 고정쐐기홈(32)에 삽입된다.
고정쐐기홈(42)은 아우터 고정쐐기(22)가 삽입되는 곳으로, 도 3 및 도 4에 도시된 바와 같이 댐퍼부(30)의 외측면에 함몰되게 형성되되, 댐퍼부(30)의 둘레방향을 따라 다수 개가 형성된다. 고정쐐기홈(42)의 형상은 아우터 고정쐐기(22)의 돌출된 형상과 동일하게 형성되므로, 만약 아우터 고정쐐기(22)의 단면이 삼각형이면 고정쐐기홈(42)의 단면 역시 삼각형으로 형성된다. 또한, 도 8에 도시된 바와 같이 고정쐐기홈(42)의 내측면은 파형(Wave form)으로 형성되어 댐퍼부(30)가 더욱 효율적으로 탄성변형될 수 있다. 결국, 고정쐐기홈(42)으로 인해 댐퍼부(30)가 아우터 허브부(20) 내부에 설치됐을 시 아우터 허브부(20)와 맞물린다.
고정쐐기(44)는 이너 고정쐐기홈(32)에 삽입되는 곳으로, 도 3 및 도 4에 도시된 바와 같이 댐퍼부(30)의 내측면에 돌출되게 형성되되, 댐퍼부(30)의 둘레방향을 따라 다수 개가 형성된다. 고정쐐기(44)의 형상은 이너 고정쐐기(44)의 함몰된 형상과 동일하게 형성되므로, 만약 이너 고정쐐기홈(32)의 단면이 삼각형이면 고정쐐기(44)의 단면 역시 삼각형으로 형성된다. 또한, 도 8에 도시된 바와 같이 고정쐐기(44)의 외측면은 파형(Wave form)으로 형성되어 댐퍼부(30)가 더욱 효율적으로 탄성변형될 수 있다. 결국, 고정쐐기(44)로 인해 댐퍼부(30)가 이너 허브부(30) 외부에 설치됐을 시 이너 허브부(30)와 맞물린다. 또한, 도 7에 도시된 바와 같이 고정쐐기(44)와 고정쐐기홈(42)은 서로 대응되는 위치에 형성되고, 고정쐐기(44) 사이의 폭(T1)은 고정쐐기(44)의 폭(T2)보다 넓게 형성됨으로써 댐퍼부(30)가 효율적으로 탄성 변형되도록 한다.
이에 따라, 아우터 허브부(20)가 초기 회전되거나 회전 방향이 전환되는 과정에서 아우터 허브부(20)와 댐퍼부(30) 사이 또는 이너 허브부(30)와 댐퍼부(30) 사이에 접촉충격이 발생되면, 댐퍼부(30)가 탄성변형됨으로써 상기 충격을 흡수하여 아우터 허브부(20)와 이너 허브부(30) 사이에 발생되는 소음을 현저하게 감소시킬 수 있다. 또한, 아우터 리미팅 기어(24) 및 이너 리미팅 기어(34)로 인해 이너 허브부(30)의 아우터 허브부(20)에 대한 독립 회전각이 제한되기 때문에, 댐퍼부(30)는 탄성변형 한도 내에서 변형될 수 있어 손상되거나 파손되는 것이 방지된다.
한편, 댐퍼부(30)의 고정쐐기홈(42) 및 고정쐐기(44)는 그 위치가 서로 바뀔 수 있다. 즉, 고정쐐기홈(42)이 댐퍼부(30)의 내주연에 형성되고, 고정쐐기(44)가 댐퍼부(30)의 외주연에 형성된다. 이 경우, 전술한 바와 같이 아우터 허브부(20)의 내주연에는 아우터 고정쐐기홈(42)이 형성되고, 이너 허브부(30)의 외주연에는 이너 고정쐐기가 형성된다.
보스부(50)는 이너 허브부(30)의 내부에 설치되어 샤프트가 설치되는 공간을 제공하는 부가적인 구성요소이다.
위와 같은 본 발명에 따른 전동식 파워스티어링 장치의 웜휠의 조립단계를 설명하면 아래와 같다.
먼저, 기어부(10) 및 아우터 허브부(20)를 인서트 사출하고, 이너 허브부(30) 및 보스부(50)를 인서트 사출한다. 그리고 사출된 아우터 허브부(20) 내부에 댐퍼부(40)를 설치한 뒤 이너 허브부(30) 및 보스부(50)를 댐퍼부(40) 내부에 설치하여 아우터 허브부(20)와 이너 허브부(30)가 서로 맞물리도록 한다. 그 다음 와셔와 C-링을 보스부(50)에 위치시킨 뒤 보스부(50) 내부로 샤프트를 압입한 다음 C-링을 고정시켜 본 발명에 따른 전동식 파워스티어링 장치의 웜휠의 조립을 완성한다.
10: 기어부 12: 기어
20: 아우터 허브부 22: 아우터 고정쐐기
24: 아우터 리미팅 기어 26: 아우터 플레이트
30: 이너 허브부 32: 이너 고정쐐기홈
34: 이너 리미팅 기어 36: 이너 플레이트
40: 댐퍼부 42: 고정쐐기홈
44: 고정쐐기 50: 보스부

Claims (7)

  1. 외측면 둘레방향을 따라 다수 개의 기어가 형성되는 기어부;
    상기 기어부 내부에 설치되어 외측면이 상기 기어부 내측면과 맞물리는 아우터 허브부;
    상기 아우터 허브부 내부에 설치되는 이너 허브부 및
    상기 아우터 허브부와 상기 이너 허브부 사이에 설치되어 외측면은 상기 아우터 허브부의 내측면과 맞물리고, 내측면은 상기 이너 허브부의 외측면과 맞물림으로써 상기 아우터 허브부와 상기 이너 허브부 사이에서 전달되는 회전력으로 인한 접촉충격이 접촉부위 전체에 걸쳐 다방위로 연속 차단되게 하는 탄성 재질의 댐퍼부를 포함하여 구성되는 것을 특징으로 하는 전동식 파워스티어링 장치의 웜휠.
  2. 청구항 1에 있어서,
    상기 아우터 허브부 내측면의 둘레방향을 따라 다수 개의 아우터 고정쐐기가 돌출형성되고, 상기 이너 허브부 외측면의 둘레방향을 따라 다수 개의 이너 고정쐐기홈이 함몰형성되며,
    상기 댐퍼부는, 외측면의 둘레방향을 따라 다수 개의 고정쐐기홈이 함몰형성되어 상기 아우터 고정쐐기가 삽입되고, 내측면의 둘레방향을 따라 다수 개의 고정쐐기가 돌출형성되어 상기 이너 고정쐐기홈에 삽입되며,
    상기 고정쐐기홈 및 상기 고정쐐기는 서로 대응되게 위치되는 것을 특징으로 하는 전동식 파워스티어링 장치의 웜휠.
  3. 청구항 2에 있어서,
    상기 다수 개의 고정쐐기 사이의 간격은 상기 고정쐐기의 폭보다 넓은 것을 특징으로 하는 전동식 파워스티어링 장치의 웜휠.
  4. 청구항 2에 있어서,
    상기 다수 개의 고정쐐기 및 상기 다수 개의 고정쐐기홈은 각각의 측단면이 다각형 형태로 이루어지는 것을 특징으로 하는 전동식 파워스티어링 장치의 웜휠.
  5. 청구항 4에 있어서,
    상기 다수 개의 고정쐐기 및 상기 다수 개의 고정쐐기홈은 각각의 측단면이 삼각형 형태로 이루어지는 것을 특징으로 하는 전동식 파워스티어링 장치의 웜휠.
  6. 청구항 2에 있어서,
    상기 다수 개의 고정쐐기 및 상기 다수 개의 고정쐐기홈은 각각의 측단면이 파형(Wave form)상으로 주름지게 형성되는 것을 특징으로 하는 전동식 파워스티어링 장치의 웜휠.
  7. 청구항 1 내지 청구항 6 중 어느 한 항에 있어서,
    상기 아우터 허브부 내측면 중 상기 댐퍼부와 맞닿지 않는 면의 둘레방향을 따라 다수 개의 아우터 리미팅 기어가 형성되고,
    상기 이너 허브부의 외측면 중 상기 댐퍼부와 맞닿지 않는 면의 둘레방향을 따라 다수 개의 이너 리미팅 기어가 형성되어 상기 아우터 리미팅 기어 사이에 위치되며,
    상기 다수 개의 아우터 리미팅 기어 사이의 간격은 상기 이너 리미팅 기어의 폭보다 넓은 것을 특징으로 하는 전동식 파워스티어링 장치의 웜휠.

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Cited By (2)

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