KR20170001983A

KR20170001983A - 전동조향장치의 유격보상기구

Info

Publication number: KR20170001983A
Application number: KR1020150091800A
Authority: KR
Inventors: 최영민; 김원민; 이종길
Original assignee: 현대자동차주식회사
Priority date: 2015-06-29
Filing date: 2015-06-29
Publication date: 2017-01-06
Anticipated expiration: 2035-06-29
Also published as: KR102187588B1

Abstract

본 발명은 본체의 하부에서 돌출되도록 설치되며, 웜축을 가압하는 유격보상부재와 상기 본체 내부에서 회전 가능하게 설치되는 상부 캠과 상기 상부 캠에 설치되고, 상기 본체와 연결되며, 상기 상부 캠이 회전하도록 작동 하중을 발생시키는 제1탄성부재와 상기 상부 캠의 하부에 결합되고, 상기 상부 캠의 회전에 따른 작동 하중 발생 시 수직 방향으로 하강하는 하부 캠 및 상기 본체의 내부에 마련된 상기 유격보상부재와 상기 하부 캠 사이의 이격 공간에 설치되고, 상기 하부 캠의 하강 시 상기 유격보상부재로 하중을 전달하는 제2탄성부재를 포함한다.

Description

전동조향장치의 유격보상기구{Clearance compensation device of motor driven power steering apparatus}

본 발명은 전동조향장치의 유격보상기구에 관한 것으로서, 더욱 상세하게는 웜휠과 웜축의 유기적인 작동을 가능하게 하는 전동조향장치의 유격보상기구에 관한 것이다.

일반적으로, 차량의 파워스티어링장치(동력조향장치)는 운전자의 스티어링휠 조작력을 감소시키기 위한 장치이다.

그 중, MDPS(Motor Driven Power Steering) 장치는 유압을 대신하여 조향모터의 힘을 이용하는 장치로서, 종래의 유압식 파워스티어링 장치와 대비하여 무게가 가볍고 공간을 적게 차지하며, 오일교환이 필요 없어 승용 차량에서 최근에 널리 사용되고 있다.

이러한 MDPS 장치는 조향모터가 스티어링 기어박스와 너클을 연결하는 암(arm)에 장착될 수도 있고, 스티어링휠과 연결된 스티어링 컬럼에 장착될 수도 있으나, 스티어링휠의 회전을 감지하여 스티어링휠의 회전 정도 및 차속에 따라 조향모터의 전류 인가량을 결정하는 기본 작동은 동일하다.

여기서, MDPS 장치는 ECU 제어로 동력을 발생하는 모터와, 모터를 통해 회전되는 웜축(Worm-Shaft)과 이에 치합된 웜휠(Worm Wheel)로 이루어진 감속기를 구비함으로써 모터동력으로 조타력을 어시스트하게 된다.

이때, 웜휠과 웜축의 회전 시 마찰이 발생함에 따라 웜휠의 마모가 진행될 수 있는데, 웜축을 눌러 웜휠과 웜축의 유격 발생을 방지하는 유격보상기구는 이러한 마모되는 부분을 고려하지 못하기 때문에, 스티어링 휠 조타 시 소음이 발생될 수 있는 문제가 있다.

대한민국공개특허공보 제10-2015-0005041호(2015.01.14.)

본 발명의 목적은, 웜휠의 마모가 진행된 만큼 본체 내부에 구비된 캠이 전진하여 웜휠의 마모량을 보상함으로써, 웜휠과 웜축의 유기적인 작동을 가능하게 하는 전동조향장치의 유격보상기구를 제공함에 있다.

본 발명에 따른 전동조향장치의 유격보상기구는 본체의 하부에서 돌출되도록 설치되며, 웜축을 가압하는 유격보상부재와 상기 본체 내부에서 회전 가능하게 설치되는 상부 캠과 상기 상부 캠에 설치되고, 상기 본체와 연결되며, 상기 상부 캠이 회전하도록 작동 하중을 발생시키는 제1탄성부재와 상기 상부 캠의 하부에 결합되고, 상기 상부 캠의 회전에 따른 작동 하중 발생 시 수직 방향으로 하강하는 하부 캠 및 상기 본체의 내부에 마련된 상기 유격보상부재와 상기 하부 캠 사이의 이격 공간에 설치되고, 상기 하부 캠의 하강 시 상기 유격보상부재로 하중을 전달하는 제2탄성부재를 포함하는 것을 특징으로 한다.

이러한 상기 하부 캠은 연속되는 복수개의 경사면을 가지며 단차지도록 형성된다.

또한, 상기 상부 캠은 상기 하부 캠의 형상에 대응하는 형상으로 형성되어 상기 하부 캠과 맞물리게 배치되고, 상기 제1탄성부재에 의한 회전 시 상기 경사면을 밀어 상기 하부 캠을 초기위치에서 하강시킨다.

여기서, 상기 초기위치는 상기 제1탄성부재의 하중과 상기 제2탄성부재의 하중이 평형상태인 것을 특징으로 한다.

한편, 상기 하부 캠은 상기 이격공간에서 상기 제2탄성부재의 설치위치를 가이드 하는 가이드부재를 구비한다.

그리고, 상기 제1탄성부재는 상기 웜축과 맞물려 회전하는 웜휠의 마모 시 상기 하중이 제2탄성부재의 하중 보다 커지면서 상기 상부 캠을 회전시킨다.

또한, 상기 제1탄성부재는 토션스프링으로 형성된다.

본 발명은, 웜휠의 마모가 진행된 만큼 본체 내부에 구비된 캠이 웜축을 향해 전진하여 웜휠의 마모량을 보상함으로써, 웜휠의 마모와 관계없이 웜휠과 웜축의 유기적인 작동을 가능하게 하는 효과를 갖는다.

도 1 은 본 발명의 실시예에 따른 전동조향장치의 유격보상기구의 설치위치를 보여주는 도면이다.
도 2 는 본 발명의 실시예에 따른 전동조향장치의 유격보상기구에 대한 하중 평형상태를 보여주는 도면이다.
도 3 은 본 발명의 실시예에 따른 전동조향장치의 유격보상기구의 동작을 보여주는 도면이다.
도 4 는 본 발명의 실시예에 따른 전동조향장치의 유격보상기구의 동작 원리를 개략적으로 보여주는 개념도이다.

이하, 첨부된 도면을 참조하면서 본 발명에 따른 바람직한 실시 예를 상세히 설명하기로 한다.

본 발명의 이점 및 특징, 그리고 그것을 달성하는 방법은 첨부된 도면과 함께 상세하게 후술 되어 있는 실시 예들을 참조하면 명확해질 것이다.

그러나, 본 발명은 이하에 개시되는 실시 예들에 의해 한정되는 것이 아니라 서로 다른 다양한 형태로 구현될 것이며, 단지 본 실시 예들은 본 발명의 개시가 완전하도록 하며, 본 발명이 속하는 기술분야에서 통상의 지식을 가진 자에게 발명의 범주를 완전하게 알려주기 위해 제공되는 것이며, 본 발명은 청구항의 범주에 의해 정의될 뿐이다.

또한, 본 발명을 설명함에 있어 관련된 공지 기술 등이 본 발명의 요지를 흐리게 할 수 있다고 판단되는 경우 그에 관한 자세한 설명은 생략하기로 한다.

도 1 은 본 발명의 실시예에 따른 전동조향장치의 유격보상기구의 설치위치를 보여주는 도면이고, 도 2 는 본 발명의 실시예에 따른 전동조향장치의 유격보상기구에 대한 하중 평형상태를 보여주는 도면이다.

도 1에 도시된 바와 같이, 전동조향장치의 유격보상기구(100)는 웜휠(10)과 맞물려 회전하는 웜축(20)을 가압하도록 형성된다.

즉, 유격보상기구(100)는 웜축 베어링(20a)과 인접하게 배치된 가이드(30)에 삽입되어 설치되고, 웜축(20)을 눌러주는 방향으로 힘이 작용하도록 함으로써, 웜휠(10)과 웜축(20)의 유기적인 작동을 가능하게 한다.

이러한 유격보상기구(100)는 종래에는 본체(100a)의 내부에 설치된 제2탄성부재(150)에 의해 웜축(20)을 눌러주는 방향으로 힘이 작용하도록 하였으나, 이러한 구조에서는 웜휠(10)의 마모 시 마모에 대한 보상이 이루어질 수 없다.

다시 말해, 만일 웜휠(10)의 마모가 발생하면, 웜휠(10)과 맞물리는 웜축(20)이 웜휠(10)의 마모 깊이 만큼 하강하기 때문에, 본체(100a)에서 돌출된 유격보상부재(110)는 제2탄성부재(150)를 통해 웜축(20)을 가압하여 웜휠(10)의 마모와 관계없이 웜휠(10)과 웜축(20)이 맞물려 회전하도록 해야 한다.

하지만, 이러한 경우 제2탄성부재(150)가 웜휠(10)의 마모된 깊이만큼 길어져 탄성력이 웜휠(10)의 마모 전보다 약해지게 된다.

더 자세히 설명하면, 유격보상기구(100)는 웜휠(10)의 마모된 깊이만큼 유격보상부재(110)가 본체(100a)에서 하강하여 웜축(20)을 가압하게 되는데, 이때 유격보상부재(110)의 하강된 길이만큼 본체(100a) 내부에 설치된 제2탄성부재(150)의 길이 또한 길어지게 되어, 유격보상부재(110)의 초기위치에서 보다 하강한 위치에서 탄성력이 감소하게 된다.

따라서, 본 실시예에서는 유격보상기구(100)가 웜휠(10)의 마모에 관계없이 언제나 동일한 힘으로 웜축(20)을 밀어주도록 함으로써, 효과적으로 웜휠(10)의 마모에 대한 보상이 이루어지도록 할 수 있다.

이를 위해, 도 2에 도시된 바와 같이 본 실시예에 따른 전동조향장치의 유격보상기구(100)는 유격보상부재(110), 상부 캠(120), 제1탄성부재(130), 하부 캠(140) 및 제2탄성부재(150)를 포함한다.

먼저, 유격보상부재(110)는 본체(100a)의 하부에서 돌출되도록 설치되며, 웜축(20)에 마주하여 웜축(20)을 가압한다.

상부 캡(120)은 본체(100a) 내부에서 회전 가능하게 설치된다.

제1탄성부재(130)는 상부 캠(120)에 설치되고, 본체(100a)와 연결되며, 상부 캠(120)이 회전하도록 작동 하중을 발생시킨다.

제1탄성부재(130)는 본체(100a)와 상부 캡(120)을 연결함과 동시에 상부 캡(120)이 하중을 발생시키며 회전할 수 있도록 토션스프링으로 형성되는 것이 바람직하며, 일단부는 본체(100a)의 상부에 설치되고, 타단부는 상부 캠(120)에 설치되어 제2탄성부재(150)의 하중과 동일한 하중을 상부 캠(120)으로 전달한다.

하부 캠(140)은 상부 캠(120)의 하부에 결합되고, 상부 캠(120)의 회전에 따른 작동 하중 발생 시 수직 방향으로 하강한다.

하부 캠(140)은 연속되는 복수개의 경사면(140a)을 가지며 단차지도록 형성되고, 상부 캠(120)의 하부 형상에 대응되는 형상으로 형성된다.

하부 캠(140)은 이격공간(A)에서 제2탄성부재(150)의 설치위치를 가이드하는 가이드부재(142)를 구비하며, 그에 따라 제2탄성부재(150)가 이격공간(A)에서 고정되어 유격보상부재(110)로 탄성력을 전달하도록 한다.

제2탄성부재(150)는 일반적인 스프링으로 형성되며, 본체(100a)의 내부에 마련된 유격보상부재(100)와 하부 캠(150) 사이에 형성된 이격공간(A) 상에서 가이드부재(142)에 설치되고, 하부 캠(140)의 하강 시 유격보상부재(110)로 하중을 전달한다.

이하, 도 3 은 본 발명의 실시예에 따른 전동조향장치의 유격보상기구의 동작을 보여주는 도면이고, 도 4 는 본 발명의 실시예에 따른 전동조향장치의 유격보상기구의 동작 원리를 개략적으로 보여주는 개념도이다.

도 3에 도시된 바와 같이, 전동조향장치의 유격보상기구(100)는 웜휠(10)의 마모가 진행되면, 하부 캠(140)이 웜축(20)을 향하는 방향으로 하강하도록 하여 웜휠(10)의 마모에 대한 보상이 이루어지도록 할 수 있다.

즉, 웜휠(10)의 마모가 진행되면, 웜휠(10)의 마모 깊이만큼 유격보상부재(110)가 웜축(20) 방향으로 하강하기 때문에, 유격보상부재(110)를 가압하는 제2탄성부재(150)의 길이가 상대적으로 길어지게 되고, 결과적으로는 제2탄성부재(150)의 하중이 약해지게 된다.

그에 따라, 제1탄성부재(130)의 하중과 제2탄성부재(150)의 하중이 평형상태였다가 웜휠(10)의 마모 시 제1탄성부재(130)의 하중이 더 커지면서 평형상태가 깨지게 되고, 이를 상쇄시켜 웜휠(10)의 마모와 관계없이 제2탄성부재(150)가 동일한 하중을 유격보상부재(110)로 전달하도록 제1탄성부재(130)가 상부 캠(120)를 회전시킨다.

이때, 상부 캠(120)은 하부 캠(140)의 형상에 대응되는 형상으로 형성되어 하부 캠(140)과 맞물리게 배치되고, 제1탄성부재(130)에 의한 회전 시 경사면(140a)을 밀어 하부 캠(140)이 초기위치에서 하강하도록 한다.

다시 말해, 도 4에 도시된 바와 같이 제1탄성부재(130)에 의해 발생된 작동 하중에 따라 경사면(140a)을 미는 방향(F1)으로 상부 캠(120)이 회전 이동하게 되면, 경사면(140a)이 밀리면서 수직방향으로 하강하게 되고, 결과적으로는 웜축(20) 방향으로 하부 캠(140)의 축력(F2)이 작용하도록 한다.

이러한 경사면(140a)의 경사각(θ)은 약 11도 미만으로 낮게 설정되는 것이 바람직하며, 이는 경사각(θ)이 작을수록 상부캠(120)이 하부캠(140)을 용이하게 밀 수 있기 때문에 그에 따른 하부캠(140)의 축력이 높아질 뿐만 아니라, 경사각(θ)이 상대적으로 높을 경우 상부 캠(120)이 경사면(140a)에 의해 역방향으로 밀릴 수 있기 때문이다.

결과적으로, 본 실시예에 따른 유격보상기구(100)는 제1탄성부재(130)의 하중과 제2탄성부재(150)의 하중이 평형상태인 하부 캠(140)의 초기위치에서 유격보상부재(110)가 웜축(20)을 밀어 웜휠(10)과 웜축(20)의 유기적인 작동을 가능하게 할 수 있다.

또한, 본 실시예에서는 만일 웜휠(10)의 마모가 진행될 경우, 제1탄성부재(130)에 의해 상부 캠(120)이 회전하게 되고, 그에 따라 하부 캠(140)이 초기위치에서 웜휠(10)의 마모 깊이 만큼 하강하도록 하여 웜휠(10)의 마모와 관계없이 제2탄성부재(150)의 하중이 언제나 동일한 하중으로 유격보상부재(110)에 전달되도록 한다.

따라서, 본 실시예에서는 제1탄성부재(120) 및 제2탄성부재(140)의 하중 변화를 이용하여 하부 캠(140)이 본체(100a)의 내부에서 하강하도록 하고, 이를 통해 웜휠(10)의 마모를 보상함으로써, 웜휠(10)의 마모와 관계없이 효과적으로 웜휠(10)과 웜축(20)의 유기적인 작동을 가능하게 한다.

이상의 본 발명은 도면에 도시된 실시 예(들)를 참고로 설명되었으나 이는 예시적인 것에 불과하며, 본 기술 분야의 통상의 지식을 가진 자라면 이로부터 다양한 변형이 이루어질 수 있으며, 상기 설명된 실시예(들)의 전부 또는 일부가 선택적으로 조합되어 구성될 수도 있다는 점을 이해할 것이다. 따라서, 본 발명의 진정한 기술적 보호 범위는 첨부된 청구범위의 기술적 사상에 의해 정해여야 할 것이다.

10 : 웜휠 20 : 웜축
20a : 웜축 베어링 30 : 가이드
100 : 유격보상기구 100a : 본체
110 : 유격보상부재 120 : 상부 캠
130 : 제1탄성부재 140 : 하부 캠
140a : 경사면 142 : 가이드부재
150 : 제2탄성부재 A : 이격공간

Claims

본체의 하부에서 돌출되도록 설치되며, 웜축을 가압하는 유격보상부재;
상기 본체 내부에서 회전 가능하게 설치되는 상부 캠;
상기 상부 캠에 설치되고, 상기 본체와 연결되며, 상기 상부 캠이 회전하도록 작동 하중을 발생시키는 제1탄성부재;
상기 상부 캠의 하부에 결합되고, 상기 상부 캠의 회전에 따른 작동 하중 발생 시 수직 방향으로 하강하는 하부 캠; 및
상기 본체의 내부에 마련된 상기 유격보상부재와 상기 하부 캠 사이의 이격 공간에 설치되고, 상기 하부 캠의 하강 시 상기 유격보상부재로 하중을 전달하는 제2탄성부재;를 포함하는 것을 특징으로 하는 전동조향장치의 유격보상기구.
청구항 1에 있어서,
상기 하부 캠은,
연속되는 복수개의 경사면을 가지며 단차지도록 형성되는 것을 특징으로 하는 전동조향장치의 유격보상기구.
청구항 2에 있어서,
상기 상부 캠은,
상기 하부 캠의 형상에 대응하는 형상으로 형성되어 상기 하부 캠과 맞물리게 배치되고, 상기 제1탄성부재에 의한 회전 시 상기 경사면을 밀어 상기 하부 캠을 초기위치에서 하강시키는 것을 특징으로 하는 전동조향장치의 유격보상기구.
청구항 3에 있어서,
상기 초기위치는,
상기 제1탄성부재의 하중과 상기 제2탄성부재의 하중이 평형상태인 것을 특징으로 하는 전동조향장치의 유격보상기구.
청구항 1에 있어서,
상기 하부 캠은,
상기 이격공간에서 상기 제2탄성부재의 설치위치를 가이드 하는 가이드부재를 구비하는 것을 특징으로 하는 전동조향장치의 유격보상기구.
청구항 1에 있어서,
상기 제1탄성부재는,
상기 웜축과 맞물려 회전하는 웜휠의 마모 시 하중이 상기 제2탄성부재의 하중 보다 커지면서 상기 상부 캠을 회전시키는 것을 특징으로 하는 전동조향장치의 유격보상기구.
청구항 1에 있어서,
상기 제1탄성부재는,
토션스프링으로 형성되는 것을 특징으로 하는 전동조향장치의 유격보상기구.