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KR101361395B1 - 차량의 스티어링 시스템에 사용되는 작동장치 - Google Patents

차량의 스티어링 시스템에 사용되는 작동장치 Download PDF

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Publication number
KR101361395B1
KR101361395B1 KR1020120086868A KR20120086868A KR101361395B1 KR 101361395 B1 KR101361395 B1 KR 101361395B1 KR 1020120086868 A KR1020120086868 A KR 1020120086868A KR 20120086868 A KR20120086868 A KR 20120086868A KR 101361395 B1 KR101361395 B1 KR 101361395B1
Authority
KR
South Korea
Prior art keywords
shaft
planetary gear
input
steering
output
Prior art date
Application number
KR1020120086868A
Other languages
English (en)
Inventor
홍광석
허남환
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
Priority to KR1020120086868A priority Critical patent/KR101361395B1/ko
Priority to CN201310337088.1A priority patent/CN103569196B/zh
Priority to JP2013162150A priority patent/JP5899166B2/ja
Priority to DE102013013130.8A priority patent/DE102013013130A1/de
Priority to US13/962,614 priority patent/US9114823B2/en
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Abstract

본 발명은 차량의 스티어링 시스템에 사용되는 작동장치에 관한 것으로, 조향축의 입력축(X1)에 설치되어 조향축의 입력축(X1)과 일체로 회전하는 입력측 선기어(100)와, 조향축의 출력축(X2)에 설치되어 조향축의 출력축(X2)과 일체로 회전하는 출력측 선기어(200)와, 상기 입력측 선기어(100)와 외접하여 맞물리고, 상기 입력측 선기어(100)의 주위를 공전하며, 유성기어 축(250)에 설치되는 입력측 유성기어(300)와, 상기 출력측 선기어(200)와 외접하여 맞물리고, 상기 출력측 선기어(200)의 주위를 공전하며, 상기 입력측 유성기어(300)와 일정 거리 이격된 위치에서 상기 유성기어 축(250)에 설치되는 출력측 유성기어(400)를 포함하며, 상기 입력측 유성기어(300)와 출력측 유성기어(400)가 설치되는 유성기어 축(250)은 중심부의 한 지점에서만 베어링(B)에 의해 지지되는 것을 특징으로 한다. 이와 같은 차량의 스티어링 시스템에 사용되는 작동장치에 따르면, 유성기어 축의 축 정렬 오차 문제가 해결될 수 있고, 기어의 공차가 보상될 수 있고, 진동 및 소음이 최소화될 수 있으며, 구조의 단순화와 대칭화가 이루어져 힘의 배분이 균등해 질 수 있고, 무게가 가벼워질 수 있으며, 가공성 및 조립성이 향상될 수 있게 된다.

Description

차량의 스티어링 시스템에 사용되는 작동장치{ACTUATING DEVICE FOR A VEHICLE STEERING SYSTEM}
본 발명은 차량의 스티어링 시스템에 사용되는 작동장치에 관한 것으로, 보다 상세하게는 유성기어 축의 축 정렬 오차 문제를 해결할 수 있고, 선기어의 공차를 보상할 수 있으며, 진동 및 소음을 최소화할 수 있도록 구성된 차량의 스티어링 시스템에 사용되는 기어비 변환용 작동장치에 관한 것이다.
차량의 조향장치는 차량의 진행 방향을 운전자의 의지대로 변경할 수 있도록 하기 위한 장치로서 차량의 앞바퀴가 선회하는 회전중심을 임의로 변경하여 운전자가 원하는 방향으로 차량을 운행할 수 있도록 보조하는 장치이다.
한편, 동력 보조 조향장치(Power Steering Apparatus)는 운전자가 조향휠(Steering Wheel)을 조작할 경우에 조향보조동력을 제공해 주는 장치를 이용하여 운전자의 조향휠 조작력을 보조하여줌으로써 보다 작은 힘으로 용이하게 자동차의 진행 방향을 변경할 수 있도록 하는 장치이다.
이와 같은 동력 보조 조향장치에는 유압식 동력 보조 조향장치(HPS: Hydraulic Power Steering Apparatus)와 전기식 동력 보조 조향장치(EPS: Electric Power Steering Apparatus)로 크게 구분된다.
유압식 동력 보조 조향장치는 엔진의 회전축에 연결된 유압 펌프로부터 작동 실린더로 작동유가 공급되면, 작동유의 유압에 의한 조향 보조 동력을 이용하여 랙바(Rack Bar)를 수평 방향으로 운동시켜 양쪽 바퀴가 선회 되도록 함으로써, 운전자가 적은 힘으로 조향휠을 조작할 수 있도록 해주는 장치이다.
반면, 전기식 동력 보조 조향장치는 유압 펌프와 작동 실린더 대신에 랙바 또는 컬럼에 모터 및 전자 제어 장치(Electronic Control Unit, 이하 'ECU'라 한다.)를 포함하도록 구성되어 모터의 구동을 통해 조향 보조 동력을 공급하는 장치이다.
최근에는 주행 중 강하게 불어오는 횡풍이나 좌우가 대칭적이지 않은 노면의 상태 등의 외부 환경에 능동적으로 대처할 수 있도록 조향휠과 조향컬럼 사이의 조향축이 분리 구성되고, 운전자의 조향휠 조작으로 인한 조향각을 직접 조향컬럼에 전달하지 않고 수시로 변화하는 조향각을 지속적으로 감지하여 이를 차량의 각종 정보와 비교분석한 후 조향컬럼의 조향축 회전을 제어하는 모터에 전기적 신호로 전달함으로써 조향각을 조절하는 이른바 능동 전륜 조향장치(AFS: Active Front Wheel Steering)가 등장하였다.
또한, 이러한 능동 전륜 조향장치에는 기어 장치에서 입력과 출력 사이의 기어비를 변환시키는 기어비 변환용 작동장치가 구비되어 있다.
도 1은 종래 자동차의 능동 전륜 조항장치의 일례를 구성도이고, 도 2는 기어비 변환용 작동장치를 나타낸 개략도이다.
도 1에서 도시된 바와 같이 종래 자동차의 능동 전륜 조향장치는 조향휠(10), 조향휠(10)에 연결되는 조향축(13), 조향축(13)을 둘러싸는 조향컬럼(15), 조향컬럼(15)의 하단에 형성되는 입력각 센서(17), 입력각 센서(17)의 하측에 형성되어 기어비를 변환하는 작동장치(19), 이 작동장치(19)를 구동하기 위한 제1 모터(11), 제1 모터(11)에 구비되는 제1 모터 위치 센서(12), 상기 작동장치(19)의 하측에 형성되는 출력각 센서(14), 자동차의 속도를 감지하는 차속 센서(16), 상기 작동장치(19)의 하측에 형성되되 조향축(13)의 회전 운동을 랙바(27)의 직선 운동으로 변환하는 랙-피니언 기구부(21), 랙바(27)에 조향 보조 동력을 공급하기 위한 제2 모터(18), 입력각 센서(17), 제1 모터 위치 센서(12) 및 출력각 센서(14)로부터 각종 신호를 전달받는 ECU(25)를 포함하여 구성된다.
그리고, 도 2에서 도시된 바와 같이 종래의 작동장치는 입력축(31), 입력축(31)의 하단에 형성되어 있는제1 선기어(22), 제1 선기어(22)와 외접하는 입력측 유성기어(37), 입력측 유성기어(37)와 유성기어 축(39)으로 연결되는 출력측 유성기어(38), 출력측 유성기어(38)와 외접하는 제2 선기어(23), 제2 선기어(23)와 연결된 출력축(24), 웜휠(35), 웜축(36)을 포함하여 구성된다.
이러한 구성을 가지는 종래의 차량용 능동 전륜 조향장치와 기어비를 변환하는 작동장치의 작동 원리는 다음과 같다.
운전자가 조향휠(10)을 조작함에 따라 입력축(31)이 회전하면 입력축(31)의 하단에 형성되어 있는 제1 선기어(22)가 입력축(31)과 연동하여 회전한다.
또한, 이 경우 제1 선기어(22)와 외접하고 있는 입력측 유성기어(37)가 회전하게 되고 입력측 유성기어(37)와 유성기어 축(39)으로 연결되어 있는 출력측 유성기어(38)가 회전하게 된다.
최종적으로 출력측 유성기어(38)와 외접하는 제2 선기어(23)가 회전하게 되고 이에 따라 제2 선기어(23)로부터 연장되어 형성된 출력축(24)이 회전하게 됨으로써 운전자의 조향휠(10) 조작에 따라 발생한 조향력이 랙-피니언 기구부(21)에 전달된다.
그런데, 위의 과정은 제1 모터(11)가 작동하지 않는 경우이고, 제1 모터(11)가 작동하는 경우에는 다음과 같은 변화가 생긴다.
차량의 속도를 감지하는 차속 센서(16), 조향각의 변화를 감지하는 입력각 센서(17) 및 출력각 센서(14), 그리고 제1 모터 위치 센서(12)로부터 각각 전기적 신호가 발생하여 ECU(25)에 도달하면 ECU(25)는 제1 모터(11)에 전기적 신호를 전달하여 제1 모터(11)를 구동하게 된다.
또한, 위의 과정에 의해 제1 모터(11)가 구동함에 따라 모터 축(미도시)에 연결되어 있는 웜축(36)도 회전하고 그에 따라 웜축(36)과 맞물리도록 형성되어 있는 웜휠(35)이 회전하며 최종적으로 웜휠(35)과 일체로 구성되어 있는 캐리어(29)가 회전하게 됨으로써 입력각에 대한 출력각의 비를 조절할 수 있게 된다.
차량의 능동 전륜 조향장치는 차량이 고속으로 주행하는 경우에는 운전자가 조향휠(10)을 일 방향으로 조작하여 입력축(31), 제1 선기어(22) 및 입력측 유성기어(37)가 회전하더라도 ECU(25)에 의해 웜휠(35), 더 나아가 캐리어(29)가 입력측 유성기어(37)와 연결되어 있는 출력측 유성기어(38)의 회전을 방해하는 방향으로 회전하도록 제1 모터(11)가 제어됨으로써 결국에는 입력축(31)의 회전각도에 비하여 출력축(24)의 회전각도가 작아지도록 하여 안전한 운전을 할 수 있도록 보조한다.
한편, 차량의 능동 전륜 조향장치는 차량이 주차 등을 위해 저속 상태에 있는 경우에는 입력축(31)의 회전각도에 비하여 출력축(24)의 회전각도가 크도록 하는 방향으로 제1 모터(11)를 제어함으로써 운전자가 보다 작은 힘으로 용이한 운전을 할 수 있게 하여 준다.
그리고 도 2와 같은 종래의 작동장치 중 제1 선기어(22), 제2 선기어(23), 입력측 유성기어(37), 출력측 유성기어(38)는 일반적으로 헬리컬 기어로서 형성되는데 헬리컬 기어는 기어치의 열이 기어의 회전축과 평행하지 않고 비스듬하게 경사를 이루면서 형성되어 있는 기어로써, 이러한 헬리컬 기어는 기어치의 열이 기어의 회전축과 평행한 경우와 비교하여 볼 때 서로 맞물리는 기어치 끼리 서로 접촉하는 부분의 길이가 길기 때문에 더 큰 힘을 전달할 수 있고 기어치의 열이 경사져 있기 때문에 보다 원활하게 회전한다.
그런데, 위와 같이 구성된 종래의 작동장치의 경우 유성기어 축(39)의 양단부가 베어링(미도시)에 의해 지지되는 구조였기에 유성기어 축(39)의 양단부에 위치하는 베어링의 위치 오차로 인하여 유성기어 축(39)의 축 정렬 오차가 발생하였고, 이러한 이유로 마찰이 심해져 소음이 발생하는 문제점이 있었다.
또한, 종래의 작동장치의 경우 유성기어 축(39)을 축방향으로 지지하는 댐핑구조가 적용되지 않았다. 따라서 기어의 공차가 보상되지 못하고 축방향 댐핑효과도 얻을 수 없었기에 진동 및 소음이 발생하는 문제점이 있었다.
또한, 종래의 작동장치의 경우 웜휠(35)과 캐리어(29)가 통체 형상으로 형성되고, 유성기어 축(39) 양단부에 베어링이 설치되어야 했기에 무게와 부품가공 및 조립성이 좋지 못하게 되는 문제점이 있었다.
본 발명은 상기와 같은 문제점을 해결하기 위해 제안된 것으로, 입력측 유성기어와 출력측 유성기어가 설치되는 유성기어 축이 하나의 베어링에 의해서만 지지되도록 함으로써, 유성기어 축의 축 정렬 오차 문제를 해결할 수 있고, 입력측 유성기어와 출력측 유성기어를 축 방향으로 탄력 지지하는 볼-스프링 댐핑구조를 적용함으로써, 기어의 공차를 보상하고 진동 및 소음을 최소화할 수 있으며, 전체적인 구조를 평행한 3개의 원형 플레이트부와 이를 연결하는 기둥들이 조합된 형태로 개선함으로써, 구조의 단순화와 대칭화가 이루어져 힘의 배분이 균등해 질 수 있고, 무게가 가벼워질 수 있으며, 가공성 및 조립성이 향살될 수 있는 차량의 스티어링 시스템에 사용되는 작동장치를 제공하는 것을 목적으로 한다.
상기의 목적을 달성하기 위한 본 발명에 따른 차량의 스티어링 시스템에 사용되는 작동장치는 조향축의 입력축에 설치되어 조향축의 입력축과 일체로 회전하는 입력측 선기어와, 조향축의 출력축에 설치되어 조향축의 출력축과 일체로 회전하는 출력측 선기어와, 상기 입력측 선기어와 외접하여 맞물리고, 상기 입력측 선기어의 주위를 공전하며, 유성기어 축에 설치되는 입력측 유성기어와, 상기 유성기어 축의 양 단부에 설치되어 축방향으로 탄력 지지하는 댐핑기구와, 상기 출력측 선기어와 외접하여 맞물리고, 상기 출력측 선기어의 주위를 공전하며, 상기 입력측 유성기어와 일정 거리 이격된 위치에서 상기 유성기어 축에 설치되는 출력측 유성기어를 포함하며, 상기 입력측 유성기어와 출력측 유성기어가 설치되는 유성기어 축은 중심부의 한 지점에서만 베어링에 의해 지지되는 것을 특징으로 한다.
상기 조향축의 입력축은 조향 보조용 모터의 웜축이 외접하여 맞물리는 웜휠이 외주에 위치되는 제1 플레이트부에 회전 가능하게 관통 설치되고, 상기 조향축의 출력축은 상기 제1 플레이트부와 일정 거리 이격되어 배치되는 제3 플레이트부에 회전 가능하게 관통 설치되며, 상기 제1 플레이트부와 제3 플레이트부 사이에는 상기 유성기어 축을 지지하는 베어링이 설치된 제2 플레이트부가 배치되며, 상기 제1 플레이트부와 제2 플레이트부와 제3 플레이트부는 연결 기둥에 일체로 연결되는 것이 바람직하다.
상기 제1 플레이트부와 제2 플레이트부와 제3 플레이트부는 톨러런스 링을 매개로 상기 연결 기둥에 연결되는 것이 바람직하다.
상기 유성기어 축은 상기 조향축의 입력축 또는 출력축 주위로 3개가 균등 배치되고, 상기 연결 기둥은 균등 배치되는 3개의 유성기어 축의 사이 사이에 3개가 균등 배치되는 것이 바람직하다.
상기 댐핑 기구는 상기 제1 플레이트부와 상기 제3 플레이트부에 각각 설치되는 것이 바람직하다.
상기 제1 플레이트부에 설치되는 댐핑 기구는 상기 제1 플레이트부에 합입되어 설치되는 댐핑 하우징과, 이 댐핑 하우징의 내부에 설치되는 스프링과, 상기 스프링에 의해 상기 댐핑 하우징의 내부에서 축방향으로 유동 가능하게 설치되고 일정 부분은 상기 댐핑 하우징의 외부로 노출되어 상기 유성기어 축의 일 단부에 접촉하는 볼을 포함하는 것이 바람직하다.
상기 제3 플레이트부에 설치되는 댐핑 기구는 상기 제3 플레이트부에 합입되어 설치되는 댐핑 하우징과, 이 댐핑 하우징의 내부에 설치되는 스프링과, 상기 스프링에 의해 상기 댐핑 하우징의 내부에서 축방향으로 유동 가능하게 설치되고 일정 부분은 상기 댐핑 하우징의 외부로 노출되어 상기 유성기어 축의 일 단부에 접촉하는 볼을 포함하는 것이 바람직하다.
상술한 바와 같은 차량의 스티어링 시스템에 사용되는 작동장치에 따르면, 입력측 유성기어와 출력측 유성기어가 설치되는 유성기어 축이 하나의 베어링에 의해서만 지지되도록 함으로써, 유성기어 축의 축 정렬 오차 문제가 해결될 수 있고, 입력측 유성기어와 출력측 유성기어를 축 방향으로 탄력 지지하는 볼-스프링 댐핑구조를 적용함으로써, 기어의 공차가 보상될 수 있고, 진동 및 소음이 최소화될 수 있다. 또한, 전체적인 구조를 평행한 3개의 원형 플레이트부와 이를 연결하는 기둥들이 조합된 형태로 개선함으로써, 구조의 단순화와 대칭화가 이루어져 힘의 배분이 균등해 질 수 있고, 무게가 가벼워질 수 있으며, 가공성 및 조립성이 향상될 수 있게 된다.
도 1은 종래의 차량용 능동 전륜 조향장치를 나타낸 구성도.
도 2는 종래의 차량용 능동 전류 조향장치에 적용되는 기어비 변환용 작동장치를 나타낸 도면.
도 3은 본 발명의 실시예에 따른 차량의 스티어링 시스템에 사용되는 작동장치의 전체 구성 및 주요부를 확대한 도면.
도 4는 본 발명의 실시예에 따른 차량의 스티어링 시스템에 사용되는 작동장치를 나타낸 사시도.
도 5는 본 발명의 실시예에 따른 차량의 스티어링 시스템에 사용되는 작동장치의 일부를 절개한 사시도.
도 6은 본 발명의 실시예에 따른 차량의 스티어링 시스템에 사용되는 작동장치에 적용된 유성기어와 선기어의 기어 결합 상태를 나타낸 사시도.
도 7은 본 발명의 실시예에 따른 차량의 스티어링 시스템에 사용되는 작동장치에 적용된 유성기어와 선기어의 기어 결합 상태를 나타낸 측면도.
본 발명의 목적, 특정한 장점들 및 신규한 특징들은 첨부된 도면들과 연관되어지는 이하의 상세한 설명과 바람직한 실시예들로부터 더욱 명백해질 것이다. 본 발명을 설명함에 있어서, 관련된 공지 기술에 대한 구체적인 설명이 본 발명의 요지를 불필요하게 흐릴 수 있다고 판단되는 경우 그 상세한 설명은 생략한다. 또한 도면에 도시된 선들의 두께나 구성요소의 크기 등은 설명의 명료성과 편의상 과장되게 도시되어 있을 수 있다. 또한, 사용된 용어들은 본 발명에서의 기능을 고려하여 정의된 용어들로서, 이는 사용자, 운용자의 의도 또는 관례에 따라 달라질 수 있다. 그러므로 이러한 용어들에 대한 정의는 본 명세서의 전반에 걸친 내용을 토대로 내려져야 할 것이다.
이하, 첨부된 도면을 참조하여 본 발명의 바람직한 실시예를 상세히 설명하기로 한다.
도 3은 본 발명의 실시예에 따른 차량의 스티어링 시스템에 사용되는 작동장치의 전체 구성 및 주요부를 확대한 도면이고, 도 4는 본 발명의 실시예에 따른 차량의 스티어링 시스템에 사용되는 작동장치를 나타낸 사시도이며, 도 5는 본 발명의 실시예에 따른 차량의 스티어링 시스템에 사용되는 작동장치의 일부를 절개한 사시도이고, 도 6은 본 발명의 실시예에 따른 차량의 스티어링 시스템에 사용되는 작동장치에 적용된 유성기어와 선기어의 기어 결합 상태를 나타낸 사시도이며, 도 7은 본 발명의 실시예에 따른 차량의 스티어링 시스템에 사용되는 작동장치에 적용된 유성기어와 선기어의 기어 결합 상태를 나타낸 측면도이다.
도 3 내지 도 7을 참조하면, 본 발명의 실시예에 따른 차량의 스티어링 시스템에 사용되는 작동장치는 입력측 선기어(100)와, 출력측 선기어(200)와, 입력측 유성기어(300)와, 출력측 유성기어(400)와, 제1 플레이트부(500)와, 제2 플레이트부(600)와, 제3 플레이트부(700)와, 연결 기둥(800) 및 댐핑 기구(910,920)를 포함하며, 이들 구성들은 도 3에 도시된 것처럼 하우징(C) 내부에 수용된다.
상기 입력측 선기어(100)는 도 6에 도시된 것처럼, 조향축의 입력축(X1)에 설치되어 입력축(X1)과 일체로 회전한다. 이러한 상기 입력측 선기어(100)는 헬리컬 기어로 형성되는 것이 바람직하다.
한편, 상기 입력측 선기어(100)가 설치되는 조향축의 입력축(X1)은 상기 제1 플레이트부(500)에 회전 가능하게 관통 설치된다.
상기 출력측 선기어(200)는 도 6에 도시된 것처럼, 조향축의 출력축(X2)에 설치되어 출력축(X2)과 일체로 회전한다. 이러한 상기 출력측 선기어(200)는 헬리컬 기어로 형성되는 것이 바람직하다.
한편, 상기 출력측 선기어(200)가 설치되는 조향축의 출력축(X2)은 상기 제3 플레이트부(700)에 회전 가능하게 관통 설치된다.
상기 입력측 유성기어(300)는 유성기어 축(250)에 설치되어 상기 입력측 선기어(100)와 외접하여 맞물려 회전하고, 또한, 상기 입력측 선기어(100)의 주위를 공전한다. 이러한 상기 입력측 유성기어(300)는 헬리컬 기어로 형성되는 것이 바람직하다.
상기 출력측 유성기어(400)는 상기 유성기어 축(250)에 설치되어 상기 출력측 선기어(200)와 외접하여 맞물려 회전하고, 또한, 상기 출력측 선기어(200)의 주위를 공전한다. 이러한 상기 출력측 유성기어(400)는 헬리컬 기어로 형성되는 것이 바람직하다.
또한, 상기 출력측 유성기어(400)는 상기 유성기어 축(250)에 설치됨에 있어서, 상기 입력측 유성기어(300)와 일정 거리 이격된 위치에 설치된다.
한편, 상기 입력측 유성기어(300)와 출력측 유성기어(400)가 설치되는 유성기어 축(250)은 도 3 및 도 6에 도시된 것처럼 중심부의 한 지점에서만 베어링(B)에 의해 지지된다.
상술한 바와 같이 본 발명의 실시예에 따른 차량의 스티어링 시스템에 사용되는 작동창치를 구성함에 있어서, 입력측 유성기어(300)와 출력측 유성기어(400)가 설치되는 유성기어 축(250)이 하나의 베어링(B)에 의해서만 지지되도록 함으로써, 종래기술에서 문제되었던 유성기어 축의 축 정렬 오차 문제가 해결될 수 있게 된다.
이하에서는 도 3 및 도 5를 참조하여 상기 제1 플레이트부(500)와, 제2 플레이트부(600)와, 제3 플레이트부(700)와, 연결 기둥(800)에 대해 설명한다.
상기 제1 플레이트부(500)는 대략의 원반 형상으로 이루어지고, 상기 조향축의 입력축(X1)이 회전 가능하게 관통 설치되는 웜휠 보스(510)와, 이 웜휠 보스(510)의 외주에 위치되는 웜휠(520)을 포함한다.
여기서, 상기 웜휠 보스(510)의 중앙에는 상기 조향축의 입력축(X1)이 관통하는 중공부가 형성되고, 이러한 중공부에는 베어링이 설치되어 상기 조향축의 입력축(X1)을 회전 가능하게 지지하다. 또한 상기 웜휠(520)에는 조향 보조용 모터(M)의 웜축(W)이 외접하여 맞물린다.
상기 제2 플레이트부(600)는 대략의 원반 형상으로 이루어지고, 캐리어(610)와, 이 캐리어(610)의 외주에 위치되고, 하우징(C)에 설치되어 상기 캐리어(610)가 회전 가능하도록 지지하는 캐리어용 베어링(620)을 포함한다.
여기서, 상기 캐리어(610)의 중앙에는 중공부가 형성되고, 중공부를 제외한 부분에는 유성기어 축(250)을 지지하는 베어링(B)이 설치된다.
상기 제3 플레이트부(700)는 대략의 원반 형상으로 이루어지고, 그 중앙에는 상기 조향축의 출력축(X2)이 관통하는 중공부가 형성되고, 이러한 중공부에는 베어링이 설치되어 상기 조향축의 출력축(X2)을 회전 가능하게 지지한다.
상기 연결 기둥(800)은 상기 제1 플레이트부(500)와 제2 플레이트부(600)와 제3 플레이트부(700)를 일체로 연결하는 원기둥 형상의 부재로서, 상기 제1 플레이트부(500)와, 제3 플레이트부(700)에는 상기 연결 기둥(800)의 양단부가 각각 삽입 설치되고, 상기 제2 플레이트(600)에는 상기 연결 기둥(800)의 중간 지점이 관통 설치된다. 이때, 상기 제1 플레이트부(500)와 제2 플레이트부(600)와 제3 플레이트부(700)는 톨러런스 링(R)을 매개로 상기 연결 기둥(800)에 연결되는 것이 바람직하며, 이처럼 상기 연결 기둥(800)이 톨러런스 링(R)을 매개로 상기 제1 플레이트부(500)와 제2 플레이트부(600)와 제3 플레이트부(700)에 연결될 경우 톨러런스 링(R)에 의해 축방향 및 반경방향의 진동이 흡수될 수 있는 효과를 얻을 수 있다.
한편, 상술한 상기 유성기어 축(250) 및 유성기어 축(250)에 설치되는 입력측 유성기어(300)와 출력측 유성기어(400)는 도시된 것처럼 상기 조향축의 입력축(X1) 또는 출력축(X2) 주위로 3개가 균등 배치되는 것이 바람직하고, 상기 연결 기둥(800)도 위와 같이 배치되는 3개의 유성기어 축(250)의 사이 사이에 3개가 균등 배치되는 것이 바람직하다.
상술한 바와 같이 본 발명의 실시예에 따른 차량의 스티어링 시스템에 사용되는 작동장치의 전체적인 구조를 3개로 나누어 제1 플레이트부(500)와, 제2 플레이트부(600)와, 제3 플레이트부(700)로 형성하고, 각각 3개로 구성되는 유성기어 축(250) 및 유성기어 축(250)에 설치되는 입력측 유성기어(300)와 출력측 유성기어(400)를 조향축의 입력축(X1) 또는 출력축(X2) 주위로 균등 배치함으로써, 구조의 단순화와 대칭화가 이루어져 힘의 배분이 균등해 질 수 있고, 무게가 가벼워질 수 있으며, 가공성 및 조립성이 향상될 수 있다.
한편, 도 3, 도 6, 및 도 7에 도시된 것처럼 상기 제1 플레이트부(500)와 제3 플레이트부(700)에는 상기 유성기어 축(250)의 양 단부를 축방향으로 탄력 지지하는 볼-스프링 댐핑구조로 이루어진 댐핑 기구(910,920)가 각각 더 설치될 수 있다.
여기서, 상기 제1 플레이트부(500)에 설치되는 댐핑 기구(910)는 상기 제1 플레이트부(500)에 합입되어 설치되는 댐핑 하우징(911)과, 이 댐핑 하우징(911)의 내부에 설치되는 스프링(912)과, 상기 스프링(912)에 의해 상기 댐핑 하우징(911)의 내부에서 축방향으로 유동 가능하게 설치되고 일정 부분은 상기 댐핑 하우징(911)의 외부로 노출되어 상기 유성기어 축(250)의 일 단부에 접촉하는 볼(913)을 포함한다.
또한, 상기 제3 플레이트부(700)에 설치되는 댐핑 기구(920)는 상기 제3 플레이트부(700)에 합입되어 설치되는 댐핑 하우징(921)과, 이 댐핑 하우징(921)의 내부에 설치되는 스프링(922)과, 상기 스프링(922)에 의해 상기 댐핑 하우징(921)의 내부에서 축방향으로 유동 가능하게 설치되고 일정 부분은 상기 댐핑 하우징(921)의 외부로 노출되어 상기 유성기어 축(250)의 타 단부에 접촉하는 볼(923)을 포함한다.
상술한 바와 같이 본 발명의 실시예에 따른 차량의 스티어링 시스템에 입력측 유성기어와 출력측 유성기어를 축 방향으로 탄력 지지하는 볼-스프링 댐핑구조로 이루어진 댐핑 기구(910,920)를 더 설치할 경우 도 7에 도시된 것처럼 작동장치의 작동 중 유성기어 축(250)이 축 방향(A)으로 유동할 수 있기에 기어의 공차가 보상될 수 있게 되고, 이를 통해 진동 및 소음이 최소화될 수 있게 된다.
상술한 바와 같은 본 발명의 실시예에 따른 차량의 스티어링 시스템에 사용되는 작동장치에 따르면, 입력측 유성기어와 출력측 유성기어가 설치되는 유성기어 축이 하나의 베어링에 의해서만 지지되도록 함으로써, 유성기어 축의 축 정렬 오차 문제가 해결될 수 있고, 입력측 유성기어와 출력측 유성기어를 축 방향으로 탄력 지지하는 볼-스프링 댐핑구조를 적용함으로써, 기어의 공차가 보상될 수 있고, 진동 및 소음이 최소화될 수 있다. 또한, 전체적인 구조를 평행한 3개의 원형 플레이트부와 이를 연결하는 기둥들이 조합된 형태로 개선함으로써, 구조의 단순화와 대칭화가 이루어져 힘의 배분이 균등해 질 수 있고, 무게가 가벼워질 수 있으며, 가공성 및 조립성이 향상될 수 있게 된다.
이상, 본 발명의 특정 실시예에 관하여 도시하고 설명하였지만, 본 발명의 기술분야에서 통상의 지식을 가진 자라면 하기의 특허 청구의 범위에 기재된 본 발명의 사상 및 영역으로부터 벗어나지 않는 범위 내에서 본 발명을 다양하게 수정 및 변경시킬 수 있음이 이해될 필요가 있다.
X1 : 조향축의 입력축 X2 : 조향축의 출력축
100 : 입력측 선기어 200 : 출력측 선기어
250 : 유성기어 축 300 : 입력측 유성기어
400 : 출력측 유성기어 500 : 제1 플레이트부
510 : 웜휠 보스 520 : 웜휠
600 : 제2 플레이트부 610 : 캐리어
620 : 캐리어용 베어링 700 : 제3 플레이트부
800 : 연결 기둥 910,920 : 댐핑 기구

Claims (7)

  1. 조향축의 입력축(X1)에 설치되어 조향축의 입력축(X1)과 일체로 회전하는 입력측 선기어(100);
    조향축의 출력축(X2)에 설치되어 조향축의 출력축(X2)과 일체로 회전하는 출력측 선기어(200);
    상기 입력측 선기어(100)와 외접하여 맞물리고, 상기 입력측 선기어(100)의 주위를 공전하며, 유성기어 축(250)에 설치되는 입력측 유성기어(300);
    상기 유성기어 축(250)의 양 단부에 설치되어 축방향으로 탄력 지지하는 댐핑기구(910,920); 및
    상기 출력측 선기어(200)와 외접하여 맞물리고, 상기 출력측 선기어(200)의 주위를 공전하며, 상기 입력측 유성기어(300)와 일정 거리 이격된 위치에서 상기 유성기어 축(250)에 설치되는 출력측 유성기어(400);를 포함하며,
    상기 입력측 유성기어(300)와 출력측 유성기어(400)가 설치되는 상기 유성기어 축(250)은 중심부의 한 지점에서만 베어링(B)에 의해 지지되는 것을 특징으로 하는 차량의 스티어링 시스템에 사용되는 작동장치.
  2. 청구항 1에 있어서,
    상기 조향축의 입력축(X1)은 조향 보조용 모터(M)의 웜축(W)이 외접하여 맞물리는 웜휠(520)이 외주에 위치되는 제1 플레이트부(500)에 회전 가능하게 관통 설치되고, 상기 조향축의 출력축(X2)은 상기 제1 플레이트부(500)와 일정 거리 이격되어 배치되는 제3 플레이트부(700)에 회전 가능하게 관통 설치되며, 상기 제1 플레이트부(500)와 제3 플레이트부(700) 사이에는 상기 유성기어 축(250)을 지지하는 베어링(B)이 설치된 제2 플레이트부(600)가 배치되며, 상기 제1 플레이트부(500)와 제2 플레이트부(600)와 제3 플레이트부(700)는 연결 기둥(800)에 일체로 연결되는 것을 특징으로 하는 차량의 스티어링 시스템에 사용되는 작동장치.
  3. 청구항 2에 있어서,
    상기 제1 플레이트부(500)와 제2 플레이트부(600)와 제3 플레이트부(700)는 톨러런스 링(R)을 매개로 상기 연결 기둥(800)에 연결되는 것을 특징으로 하는 차량의 스티어링 시스템에 사용되는 작동장치.
  4. 청구항 2 또는 청구항 3에 있어서,
    상기 유성기어 축(250)은 상기 조향축의 입력축(X1) 또는 출력축(X2) 주위로 3개가 균등 배치되고, 상기 연결 기둥(800)은 균등 배치되는 3개의 유성기어 축(250)의 사이 사이에 3개가 균등 배치되는 것을 특징으로 하는 차량의 스티어링 시스템에 사용되는 작동장치.
  5. 청구항 2에 있어서,
    상기 댐핑 기구(910,920)는 상기 제1 플레이트부(500)와 상기 제3 플레이트부(700)에 각각 설치되는 것을 특징으로 하는 차량의 스티어링 시스템에 사용되는 작동장치.
  6. 청구항 5에 있어서,
    상기 제1 플레이트부(500)에 설치되는 댐핑 기구(910)는 상기 제1 플레이트부(500)에 합입되어 설치되는 댐핑 하우징(911)과, 이 댐핑 하우징(911)의 내부에 설치되는 스프링(912)과, 상기 스프링(912)에 의해 상기 댐핑 하우징(911)의 내부에서 축방향으로 유동 가능하게 설치되고 일정 부분은 상기 댐핑 하우징(911)의 외부로 노출되어 상기 유성기어 축(250)의 일 단부에 접촉하는 볼(913)을 포함하는 것을 특징으로 하는 차량의 스티어링 시스템에 사용되는 작동장치.
  7. 청구항 5에 있어서,
    상기 제3 플레이트부(700)에 설치되는 댐핑 기구(920)는 상기 제3 플레이트부(700)에 합입되어 설치되는 댐핑 하우징(921)과, 이 댐핑 하우징(921)의 내부에 설치되는 스프링(922)과, 상기 스프링(922)에 의해 상기 댐핑 하우징(921)의 내부에서 축방향으로 유동 가능하게 설치되고 일정 부분은 상기 댐핑 하우징(921)의 외부로 노출되어 상기 유성기어 축(250)의 타 단부에 접촉하는 볼(923)을 포함하는 것을 특징으로 하는 차량의 스티어링 시스템에 사용되는 작동장치.
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