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KR101352301B1 - 랙구동형 동력 보조 조향장치 - Google Patents

랙구동형 동력 보조 조향장치 Download PDF

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KR101352301B1 KR1020120089639A KR20120089639A KR101352301B1 KR 101352301 B1 KR101352301 B1 KR 101352301B1 KR 1020120089639 A KR1020120089639 A KR 1020120089639A KR 20120089639 A KR20120089639 A KR 20120089639A KR 101352301 B1 KR101352301 B1 KR 101352301B1
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Abstract

본 발명은 랙구동형 동력 보조 조향장치에 관한 것으로, 본 발명의 실시예에 의하면, 종래 하나의 볼베어링으로 볼너트를 지지하는 경우에 비해 볼너트의 경방향 떨림을 방지할 수 있으므로, 종래 볼너트의 경방향 떨림에 의해 유발되던 구동 벨트의 장력 변화를 방지할 수 있게 되어 내구성 저하, 노이즈 발생 등의 문제점을 해결할 수 있는 효과가 있다.

Description

랙구동형 동력 보조 조향장치{Rack assist type Electric Power Steering Apparatus}
본 발명은 랙구동형 동력 보조 조향장치에 관한 것으로, 보다 상세하게는 종래 하나의 볼베어링으로 볼너트를 지지하는 경우에 비해 볼너트의 경방향 떨림을 방지할 수 있으므로, 종래 볼너트의 경방향 떨림에 의해 유발되던 구동 벨트의 장력 변화를 방지할 수 있게 되어 내구성 저하, 노이즈 발생 등의 문제점을 해결할 수 있는 랙구동형 동력 보조 조향장치에 관한 것이다.
도 1은 종래의 랙구동형 동력 보조 조향장치의 개략적인 구성도이다. 도 2는 종래의 랙구동형 동력 보조 조향장치의 일부에 대한 개략적인 단면도이다.
이들 도면들에 도시된 바와 같이, 종래 랙구동형 동력 보조 조향장치는 조향컬럼(110)의 상단에 장착된 토크 센서(111)를 통해 조향휠(113)의 조향 정도를 판단하는 전자제어장치(ECU)에 의해 제어되어 동력을 발생시키는 구동수단(120); 조향휠(113)의 조향 정도에 따라 바퀴(131)에 연결된 타이로드(133)를 이동시키는 랙바(130); 및 구동수단(120)의 회전력을 전달받아 랙바(130)에 축방향 이동력으로 변환하여 전달하는 종동수단(140)으로 이루어진다.
여기서, 구동수단(120)은 도 2에 도시된 바와 같이, 전자제어장치(ECU)에 의해 제어되는 전동 모터(210); 전동 모터(210)의 축(212)에 고정된 구동풀리(211); 및 구동풀리(211)에 감겨진 구동벨트(213)로 구성된다.
또한, 종동수단(140)은 랙바(130)를 감싸는 랙하우징(220)의 내부에 랙바(130)를 지지하는 볼너트(230)가 구비되고, 볼너트(230)의 외주면에 종동풀리(240)가 조립 형성된다.
전동 모터(210)의 축(212)에 연결된 구동풀리(211)와 볼너트(230)에 결합된 종동풀리(240)는 서로 평행하게 배치되며, 구동풀리(211)와 종동풀리(240)에는 구동벨트(213)가 끼워져 전동 모터(210)의 회전력을 랙바(130)에 전달하고, 볼너트(230)의 동작에 의하여 랙바(130)를 좌우로 이동시켜 조력(助力)을 발생시키게 된다.
볼너트(230)의 내주면에는 반구형 단면의 나선형으로 이뤄진 내주나선홈이 형성되고, 랙바(130)의 외주면에도 반구형 단면의 나선형으로 이뤄진 외주나선홈이 형성되며, 내주나선홈과 외주나선홈 사이에는 볼이 삽입된다.
볼너트(230)의 일측에는 종돌풀리(240)가 결합되고, 타측에는 볼베어링(250)이 결합되어 볼너트(230)를 지지한다.
그런데 이러한 구조의 종래 랙구동형 동력 보조 조향장치에서 볼너트(230)를 지지하는 볼베어링(250)은 볼너트(130)의 외주측에 결합되므로, 볼너트(230)의 외경은 필연적으로 볼베어링(250)의 외경을 결정하는 인자가 되며, 이로 인해 랙하우징(220) 내에서 볼베어링(250)이 장착되는 공간은 커질 수밖에 없어 결론적으로 공간 활용성이 저하되는 문제점이 있었다.
또한, 볼베어링(250)은 일측으로 편향된 위치에서 볼너트(230)를 지지하므로, 바퀴 등으로부터 랙바(130)로 외력이 역입력되는 경우 볼너트(230)의 타측에 경방향의 떨림이 발생하며, 이러한 떨림은 구동벨트(213)의 장력 변화를 유발하여 내구성 저하, 노이즈 발생 등을 일으키는 문제점이 있었다.
본 발명은 전술한 배경에서 안출된 것으로, 종래 하나의 볼베어링으로 볼너트를 지지하는 경우에 비해 볼너트의 경방향 떨림을 방지할 수 있으므로, 종래 볼너트의 경방향 떨림에 의해 유발되던 구동 벨트의 장력 변화를 방지할 수 있게 되어 내구성 저하, 노이즈 발생 등의 문제점을 해결할 수 있는 랙구동형 동력 보조 조향장치를 제공하는데 그 목적이 있다.
또한, 종래 볼너트의 외주측에 볼베어링이 결합되는 경우에 비해 랙 하우징 내에서 베어링이 장착되는 경방향 공간을 줄일 수 있어 공간 활용성이 높아지는 랙구동형 동력 보조 조향장치를 제공하는데 그 목적이 있다.
또한, 종래 볼베어링이 볼너트의 외주측에 결합되는 경우에 비해 볼너트의 축방향 길이를 줄일 수 있어 장치의 전체 부피를 줄일 수 있는 랙구동형 동력 보조 조향장치를 제공하는데 그 목적이 있다.
본 발명의 목적은 여기에 제한되지 않으며, 언급되지 않은 또 다른 목적들은 아래의 기재로부터 통상의 기술자에게 명확하게 이해될 수 있을 것이다.
본 발명의 일실시예에 따르면, 외주면에 외주스크류홈이 형성되어 있으며, 랙 하우징 내에 위치하는 랙바; 볼을 매개로 상기 랙바와 결합되도록 내주면에 외주스크류홈에 대응되는 내주스크류홈이 형성되고, 내주면과 외주면 사이에 축방향으로 관통된 볼순환로가 형성되어 있는 볼너트; 및 볼너트의 양측에 결합되어 볼너트를 축방향으로 지지하는 베어링;을 포함하는 것을 특징으로 하는 랙구동형 동력 보조 조향장치가 제공될 수 있다.
본 발명의 실시예에 의하면, 종래 하나의 볼베어링으로 볼너트를 지지하는 경우에 비해 볼너트의 경방향 떨림을 방지할 수 있으므로, 종래 볼너트의 경방향 떨림에 의해 유발되던 구동 벨트의 장력 변화를 방지할 수 있게 되어 내구성 저하, 노이즈 발생 등의 문제점을 해결할 수 있는 효과가 있다.
또한, 본 발명의 실시예에 의하면, 종래 볼너트의 외주측에 볼베어링이 결합되는 경우에 비해 랙 하우징 내에서 베어링이 장착되는 경방향 공간을 줄일 수 있어 공간 활용성이 높아지는 효과가 있다.
또한, 본 발명의 실시예에 의하면, 종래 볼베어링이 볼너트의 외주측에 결합되는 경우에 비해 볼너트의 축방향 길이를 줄일 수 있어 장치의 전체 크기를 줄일 수 있는 효과가 있다.
도 1은 종래의 랙구동형 동력 보조 조향장치의 개략적인 구성도이다.
도 2는 종래의 랙구동형 동력 보조 조향장치의 일부에 대한 개략적인 단면도이다.
도 3은 본 발명의 실시예에 따른 랙구동형 동력 보조 조향장치의 일부에 대한 개략적인 단면도이다.
도 4는 도 3의 볼너트와 베어링의 결합관계를 보여주는 단면도이다.
도 3은 본 발명의 실시예에 따른 랙구동형 동력 보조 조향장치의 일부에 대한 개략적인 단면도이다. 도 4는 도 3의 볼너트와 베어링의 결합관계를 보여주는 단면도이다.
이들 도면들에 도시된 바와 같이, 본 발명의 실시예에 따른 랙구동형 동력 보조 조향장치는 외주면에 외주스크류홈(301)이 형성되어 있으며, 랙 하우징(320) 내에 위치하는 랙바(130); 볼(303)을 매개로 상기 랙바(130)와 결합되도록 내주면에 상기 외주스크류홈(301)에 대응되는 내주스크류홈(331)이 형성되고, 내주면과 외주면 사이에 축방향으로 관통된 볼순환로(333)가 형성되어 있는 볼너트(330); 및 상기 볼너트(330)의 양측에 결합되어 상기 볼너트(330)를 축방향으로 지지하는 베어링(340);을 포함하는 것을 특징으로 한다.
전동 모터(210)는 전자 제어 장치(ECU)에 의해 제어되는데, 전동 모터(210)의 축(212)에는 구동풀리(211)가 결합되어 고정된다.
랙바(130)는 조향휠(113, 도 1 참조)의 회전력을 전달받아 직선운동하며 바퀴(131)를 조향하게 되는데, 랙바(130)는 랙 하우징(320) 내에 위치하며, 랙바(130)의 외주면에는 반구형 단면의 나선형으로 외주스크류홈(301)이 형성되어 있다.
볼너트(330)는 볼(303)을 매개로 랙바(130)와 결합되도록 내주면에 외주스크류홈(301)에 대응되도록 반구형 단면의 나선형으로 내주스크류홈(331)이 형성되고, 내주면과 외주면 사이에 축방향으로 관통된 볼순환로(333)가 형성되어 있다.
볼너트(330)의 외주측에는 종동풀리(240)가 결합되는데, 종동풀리(240)는 구동풀리(211)와 서로 평행하게 배치된다.
구동벨트(213)는 구동풀리(211)와 종동풀리(240)에 결합되며, 전동모터(210)의 회전력을 종동풀리(240)로 전달한다. 이러한 구동벨트(213)는 구동풀리(211)와 종동풀리(240)의 외주면에 밀착되어 결합되되, 일면에는 소정의 톱니 형상으로 형성된 타이밍벨트로 구비될 수 있으며, 구동풀리(211)와 종동풀리(240)의 외주면 또한 타이밍벨트의 톱니 형상에 치합되도록 톱니 형상으로 형성될 수 있다.
이와 같이 구동벨트(213)의 일면과, 구동풀리(211) 및 종동풀리(240)의 외주면을 톱니 형상으로 형성함으로써, 구동벨트(213)와 구동풀리(211) 및 종동풀리(240) 사이에 미끄러짐을 방지할 수 있다.
베어링(340)은 볼너트(330)의 양측에 결합되어 볼너트(330)를 축방향으로 지지한다. 좀 더 구체적으로, 베어링(340)은 볼너트(330)의 양측에 결합되는 환형의 제1몸체(341)와, 구름부재(343)를 매개로 제1몸체(341)와 결합되며 랙 하우징(320)에 의해 지지되는 환형의 제2몸체(345)를 포함하여 이뤄진다.
제1몸체(341)는 환형으로 형성되는데, 제1몸체(341)의 외주측 단부(즉, 볼너트(330)와 마주하는 외주면 가장자리 부분)에는 축방향 내측으로 돌출된 단턱부(342)가 형성되어 있다. 단턱부(342)는 제1몸체(341)의 외주측 단부에서 원주방향으로 연속적으로 이어져 형성될 수도 있고, 불연속적으로 형성된 다수개의 돌기 형상으로 이뤄질 수도 있다. 이러한 단턱부(342)는 볼너트(330)의 경방향 진동(움직임)을 방지한다.
제2몸체(345)는 제1몸체(341)와 대응되도록 환형으로 형성되며, 구름부재(343)를 매개로 제1몸체(341)와 결합되고, 랙 하우징(320)에 의해 지지되는데, 제1몸체(341)와 제2몸체(345)를 매개하는 구름부재(343)는 일 예로, 볼, 원기둥 형상의 바(bar) 등으로 제공될 수 있다. 이러한 구름부재(343)는 제2몸체(345)가 제1몸체(341)에 대해 상대회전할 수 있게 한다. 한편, 이와 같은 제1몸체(341), 구름부재(343), 제2몸체(345)로 구성되는 베어링(340)은 볼너트(330)를 축방향으로 지지하는 스러스트 베어링(thrust bearing)일 수 있다.
또한, 제2몸체(345)의 외주측 단부(즉, 볼너트(330)를 바라보는 방향과 반대방향의 외주면 가장자리 부분)에는 축방향 외측으로 갈수록 외경이 감소하도록 테이퍼부(346)가 형성되고, 랙 하우징(320)에는 제2몸체(345)의 외주측 단부 형상(즉, 테이퍼부(346)의 형상)에 대응하는 수용홈(321)이 형성될 수 있다. 이와 같이 제2몸체(345)의 외주측 단부에 테이퍼부(346)를 형성하고, 랙 하우징(320)에 수용홈(321)을 형성함으로써, 랙 하우징(320) 내에 볼너트(330), 베어링(340) 등을 장착할 때 자동적으로 얼라인먼트(alignment)가 되므로, 별도로 얼라인먼트를 조정할 필요가 없어져 작업 효율을 향상시킬 수 있다.
이와 같이 볼너트(330)의 양측에 전술한 형상 및 구조적 특징을 가지는 본 발명의 실시예에 의한 베어링(340)을 결합함으로써, 도 2에 도시된 바와 같이 종래 볼너트(230)의 외주측에 볼베어링(250)이 결합되는 경우에 비해 랙 하우징(320) 내에서 베어링(340)이 장착되는 경방향 공간을 줄일 수 있어 공간 활용성이 높아진다.
또한, 본 발명의 실시예에 의한 베어링(340)은 볼너트(330)를 양측에서 지지하므로, 종래 하나의 볼베어링(250)으로 볼너트(230)를 지지하는 경우에 비해 볼너트(330)의 경방향 떨림을 방지할 수 있으므로, 종래 볼너트(230)의 경방향 떨림에 의해 유발되던 구동 벨트(213)의 장력 변화를 방지할 수 있게 되어 내구성 저하, 노이즈 발생 등의 문제점을 해결할 수 있게 된다.
또한, 본 발명의 실시예에 의한 베어링(340)은 볼너트(330)를 양측에서 지지하므로, 종래 볼베어링(250)이 볼너트(230)의 외주측에 결합되는 경우에 비해 볼너트(330)의 축방향 길이를 줄일 수 있어 장치의 전체 크기를 줄일 수 있게 된다.
113 : 조향휠 130 : 랙바
131 : 바퀴 210 : 전동 모터
211 : 구동풀리 212 : 축
213 : 구동벨트 301 : 외주스크류홈
303 : 볼 320 : 랙 하우징
330 : 볼너트 331 : 내주스크류홈
333 : 볼순환로 340 : 베어링
341 : 제1몸체 342 : 단턱부
343 : 구름부재 345 : 제2몸체
346 : 테이퍼부

Claims (5)

  1. 외주면에 외주스크류홈이 형성되어 있으며, 랙 하우징 내에 위치하는 랙바;
    볼을 매개로 상기 랙바와 결합되도록 내주면에 상기 외주스크류홈에 대응되는 내주스크류홈이 형성되고, 내주면과 외주면 사이에 축방향으로 관통된 볼순환로가 형성되어 있는 볼너트; 및
    상기 볼너트의 양측에 결합되는 환형의 제1몸체와, 구름부재를 매개로 상기 제1몸체와 결합되며 상기 랙 하우징에 의해 지지되는 환형의 제2몸체를 포함하며, 상기 볼너트를 축방향으로 지지하는 베어링;을 포함하는 것을 특징으로 하는 랙구동형 동력 보조 조향장치.
  2. 삭제
  3. 제 1 항에 있어서,
    상기 제1몸체의 외주측 단부에는 축방향 내측으로 돌출된 단턱부가 형성되어 있는 것을 특징으로 하는 랙구동형 동력 보조 조향장치.
  4. 제 3 항에 있어서,
    상기 제2몸체의 외주측 단부에는 축방향 외측으로 갈수록 외경이 감소하도록 테이퍼부가 형성된 것을 특징으로 하는 랙구동형 동력 보조 조향장치.
  5. 제 4 항에 있어서,
    상기 랙 하우징에는 상기 제2몸체의 테이퍼부의 형상에 대응하는 수용홈이 형성된 것을 특징으로 하는 랙구동형 동력 보조 조향장치.
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