KR20170041983A - 전동식 동력 보조 조향장치의 동력 전달 부재 - Google Patents

전동식 동력 보조 조향장치의 동력 전달 부재 Download PDF

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KR20170041983A
KR20170041983A KR1020150141328A KR20150141328A KR20170041983A KR 20170041983 A KR20170041983 A KR 20170041983A KR 1020150141328 A KR1020150141328 A KR 1020150141328A KR 20150141328 A KR20150141328 A KR 20150141328A KR 20170041983 A KR20170041983 A KR 20170041983A
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Abstract

본 발명은 전동식 동력 보조 조향장치의 동력 전달 부재에 관한 것으로, 본 발명은 구동축과 종동축을 동축상으로 연결하며 동력을 전달하는 것으로, 중심부에 종동축과 결합되는 종동축 결합홀이 형성되어 있고 외주면에 경방향으로 형성되는 하나 이상의 제1돌기부를 구비하되, 외주면과 제돌기부를 감싸는 탄성체가 구비되어 있는 내측 로터, 및 중심부에 구동축과 결합되는 구동축 결합홀이 형성되어 있는 소경부와, 내측 로터의 제1돌기부와 대응되는 하나 이상의 제2돌기부가 형성되어 있는 대경부가 구비되되, 제2돌기부의 내주면에는 제1돌기부가 압입 결합되는 결합부재가 구비되어 있는 외측 로터를 포함하는 전동식 동력 보조 조향장치의 동력 전달 부재를 제공한다.

Description

전동식 동력 보조 조향장치의 동력 전달 부재{Power Transmission Device of Electric Power Steering Apparatus}
본 발명은 전동식 동력 보조 조향장치의 동력 전달 부재에 관한 것이다. 더욱 상세하게는, 종래의 동력 전달 부재에 비하여 내측 로터와 외측 로터 사이의 유격에 의한 노이즈를 없앨 수 있게 되고, 구동축과 종동축이 연결되는 부위에서 동력의 전달시 부딛침과 진동에 의한 노이즈를 방지할 수 있게 되는 전동식 동력 보조 조향장치의 동력 전달 부재에 관한 것이다.
자동차의 조향장치는 운전자가 조향 핸들을 돌려 자동차의 진행 방향을 자유로이 바꿀 수 있게 하는 장치로서, 자동차의 앞 바퀴가 선회하는 회전 중심을 임의로 변경하여 운전자가 원하는 방향으로 자동차를 진행시킬 수 있도록 보조하는 장치다. 이러한 조향장치에 있어서 운전자의 힘을 덜어주기 위해 보조 동력 기구로써 동력 보조 조향장치(Power Steering System)가 사용되는데, 이러한 동력 보조 조향장치는 크게 엔진의 힘을 이용하여 유압 펌프를 작동시켜 조향력을 보조하는 유압을 이용한 유압식 동력 보조 조향장치와 전기 모터를 이용한 전동식 동력 보조 조향장치가 있다.
유압식 동력 보조 조향장치는 조향휠의 회전을 감지하여 엔진에서 회전력을 받아 유압 펌프를 작동시키고 이 유압을 랙바 혹은 조향축에 구성된 실린더와 같은 구동부에 보내어 운전자의 조향력을 보조해 주는 구조를 가진다.
전동식 동력 보조 조향장치는 조향휠의 회전을 감지하여 랙 혹은 조향축에 설치되어 회전 운동을 도와주는 모터를 가동시켜 조향장치가 원활하게 작동되도록 하는 구조를 가지며, 전동식 동력 보조 조향장치는 크게 랙 구동형(R-EPS)과 조향축 구동형(C-EPS)이 있다.
도 1은 종래의 전동식 동력 보조 조향장치의 개략도이다.
도 1에서 도시하는 바와 같이 전동식 동력 보조 조향장치는 조향휠(101)부터 양측 바퀴(108)까지 이어지는 조향 계통(100) 및 조향 계통(100)에 조향 보조 동력을 제공하는 보조 동력 기구(120)를 포함하여 구성된다.
조향계통(100)은 일측이 조향휠(101)에 연결되어 조향휠(101)과 함께 회전하고 타측은 한 쌍의 유니버설 조인트(103)를 매개로 피니언축(104)에 연결되는 조향축(102)을 포함하여 구성된다. 또한, 피니언축(104)은 랙-피니언 기구부(105)를 통해 랙바에 연결되고 랙바의 양단은 타이로드(106)와 너클암(107)을 통해 차량의 바퀴(108)에 연결된다. 랙-피니언 기구부(105)는 피니언축(104)에 형성되어 있는 피니언 기어(111)와 랙바의 외주면일측에 형성되어 있는 랙 기어(112)가 서로 맞물려서 형성되므로 운전자가 조향휠(101)을 조작하면 조향계통(100)에서 토크가 발생하고 토크에 의해서 랙-피니언 기구부(105)와 타이로드(106)를 통하여 바퀴(108)를 조향하게 된다.
보조 동력기구(120)는 운전자가 조향휠(101)에 가하는 토크를 감지하고 감지된 토크에 비례하는 전기신호를 출력하는 토크 센서(125), 토크 센서로 부터 전해지는 전기 신호에 기초하여 제어 신호를 발생하는 전자 제어 장치(Electronic Control Unit; 123), 전자 제어 장치로부터 전해지는 신호에 기초하여 보조 동력을 발생시키는 모터(130) 및 모터에서 발생한 보조 동력을 조향축(102)에 전달하는 감속기(140)를 포함하여 구성된다.
도 2는 종래의 전동식 동력 보조 조향장치의 동력 전달 부재를 나타내는 단면도이다.
도 2에서 도시하는 바와 같이 전동식 동력 보조 조향장치의 동력 전달 부재는 모터(130), 구동축(205), 내측 로터(220), 외측 로터(215), 탄성체(210), 제 1 베어링(250), 웜축(235), 웜 기어(245), 제 2 베어링(270), 압축 나사(255), 압축 스프링(265) 및 기어 하우징(260)을 포함하여 구성된다.
모터(130)는 모터 하우징 외부로 연장된 구동축(205)을 가지며, 외측 로터(215)는 내부가 중공으로 일측이 구동축(215)과 연결되어 연동된다. 제 2 베어링(270)과 제 1 베어링(250)은 웜 기어(245)를 조향축에 설치된 웜휠 기어(240)쪽으로 고정한다. 압축 스프링(265)은 압축 나사(255)에 의해 웜 기어(245)를 웜휠 기어(240) 방향으로 지지하며 제 2 베어링(270)을 지지한다. 따라서, 압축 나사(255)를 죄면 압축 나사(255)가 이동하여 압축 스프링(265)이 수축하게 되며 결국, 압축 스프링(265)의 압축력으로 웜 기어(245)가 웜휠 기어(240)와 견고하게 물릴 수 있도록 한다.
웜축(235)에는 내측 로터(220)가 연결되는데, 내측 로터(220)는 일측이 구동축(205)과 연결되는 외측 로터(215)의 내부로 삽입되는 구조를 가진다.
그러나, 이러한 종래의 전동식 동력 보조 조향장치의 동력 전달 부재는 내측 로터와 외측 로터가 단순히 압입되어 결합되며 내측 로터와 외측 로터의 내측이 직접 맞닿는 구조로 되어 있어서, 어느 정도 내구가 진행되거나 오프로드와 같은 도로를 주행시 큰 충격이 조향축을 타고 역입력되어 접촉에 의한 유격의 마모 및 노이즈가 밸생되는 문제점이 있었다.
또한, 내측 로터와 외측 로터의 조립 공정 및 이들 사이에 그리스를 도포하는 공정이 필요하여 조립 공정이 늘어나고 원가가 높아지는 문제점이 있었다.
이에 본 발명은 전술한 배경에서 안출된 것으로, 종래의 동력 전달 부재에 비하여 내측 로터와 외측 로터 사이의 유격에 의한 노이즈를 없앨 수 있게 되고, 구동축과 종동축이 연결되는 부위에서 동력의 전달시 부딛침과 진동에 의한 노이즈를 방지하는 데에 그 목적이 있다.
또한, 본 발명의 목적은 여기에 제한되지 않으며, 언급되지 않은 또 다른 목적들은 아래의 기재로부터 통상의 기술자에게 명확하게 이해될 수 있을 것이다.
이러한 목적을 달성하기 위하여 본 발명은 구동축과 종동축을 동축상으로 연결하며 동력을 전달하는 것으로, 중심부에 종동축과 결합되는 종동축 결합홀이 형성되어 있고 외주면에 경방향으로 형성되는 하나 이상의 제1돌기부를 구비하되, 외주면과 제1돌기부를 감싸는 탄성체가 구비되어 있는 내측 로터, 및 중심부에 구동축과 결합되는 구동축 결합홀이 형성되어 있는 소경부와, 내측 로터의 제1돌기부와 대응되는 하나 이상의 제2돌기부가 형성되어 있는 대경부가 구비되되, 제2돌기부의 내주면에는 제1돌기부가 압입 결합되는 결합부재가 구비되어 있는 외측 로터를 포함하는 전동식 동력 보조 조향장치의 동력 전달 부재를 제공한다.
이와 같은 본 발명에 의하면, 종래의 동력 전달 부재에 비하여 내측 로터와 외측 로터 사이의 유격에 의한 노이즈를 없앨 수 있게 되고, 구동축과 종동축이 연결되는 부위에서 동력의 전달시 부딛침과 진동에 의한 노이즈를 방지할 수 있게 되는 효과가 있게 된다.
도 1은 종래의 전동식 동력 보조 조향장치의 개략도,
도 2는 종래의 전동식 동력 보조 조향장치의 동력 전달 부재를 나타내는 단면도,
도 3은 본 발명에 의한 전동식 동력 보조 조향장치의 동력 전달 부재를 나타내는 분해사시도,
도 4는 본 발명에 의한 전동식 동력 보조 조향장치의 동력 전달 부재를 나타내는 사시도,
도 5는 본 발명에 의한 전동식 동력 보조 조향장치의 동력 전달 부재를 나타내는 사시도이다.
이하, 본 발명의 일부 실시예들을 예시적인 도면을 통해 상세하게 설명한다. 각 도면의 구성요소들에 참조부호를 부가함에 있어서, 동일한 구성요소들에 대해서는 비록 다른 도면상에 표시되더라도 가능한 한 동일한 부호를 가지도록 하고 있음에 유의해야 한다. 또한, 본 발명을 설명함에 있어, 관련된 공지 구성 또는 기능에 대한 구체적인 설명이 본 발명의 요지를 흐릴 수 있다고 판단되는 경우에는 그 상세한 설명은 생략한다.
또한, 본 발명의 구성 요소를 설명하는 데 있어서, 제 1, 제 2, A, B, (a), (b) 등의 용어를 사용할 수 있다. 이러한 용어는 그 구성 요소를 다른 구성 요소와 구별하기 위한 것일 뿐, 그 용어에 의해 해당 구성 요소의 본질이나 차례 또는 순서 등이 한정되지 않는다. 어떤 구성 요소가 다른 구성요소에 "연결", "결합" 또는 "접속"된다고 기재된 경우, 그 구성 요소는 그 다른 구성요소에 직접적으로 연결되거나 또는 접속될 수 있지만, 각 구성 요소 사이에 또 다른 구성 요소가 "연결", "결합" 또는 "접속"될 수도 있다고 이해되어야 할 것이다.
도 3은 본 발명에 의한 전동식 동력 보조 조향장치의 동력 전달 부재를 나타내는 분해사시도, 도 4는 본 발명에 의한 전동식 동력 보조 조향장치의 동력 전달 부재를 나타내는 사시도, 도 5는 본 발명에 의한 전동식 동력 보조 조향장치의 동력 전달 부재를 나타내는 사시도이다.
이들 도면에 도시된 바와 같이 본 발명에 의한 전동식 동력 보조 조향장치의 동력 전달 부재는, 구동축(301)과 종동축(303)을 동축상으로 연결하며 동력을 전달하는 것으로, 중심부에 종동축(303)과 결합되는 종동축 결합홀(325)이 형성되어 있고 외주면에 경방향으로 형성되는 하나 이상의 제1돌기부(323a)를 구비하되, 외주면과 제1돌기부(323a)를 감싸는 탄성체(321)가 구비되어 있는 내측 로터(320), 및 중심부에 구동축(301)과 결합되는 구동축 결합홀(미도시)이 형성되어 있는 소경부(313)와, 내측로터의 제1돌기부(323a)와 대응되는 하나 이상의 제2돌기부(311)가 형성되어 있는 대경부가 구비되되, 제2돌기부(311)의 내주면에는 제1돌기부(323a)가 압입 결합되는 결합부재(330)가 구비되어 있는 외측 로터(310)를 포함한다.
동력 전달 부재는 모터, 펌프 등의 동력원과 연결되어 회전하는 구동축(301)과 동축상에 연결되어 동력원으로부터 종동축(303)으로 회전력을 전달하는데, 본 발명의 상세한 설명에서는 구동축(301)으로는 모터축, 종동축(303)으로는 웜축으로 이루어진 전동식 동력 보조 조향장치를 일례로 설명하기로 한다.
그리고, 외측 로터(310)는 구동축(301)과 결합되고 내측 로터(320)는 종동축(303)과 결합되는 것을 일례로 설명하기로 한다.
참고로, 이 경우에 동력 전달 부재는 전동식 동력 보조 조향장치의 보조 동력을 발생시키는 모터축과 웜축을 연결하여 모터에서 발생된 보조 동력을 웜휠에 결합되어 있는 조향축에 전달하여 줌으로써 운전자의 조향력을 보조하는 동력 연결 장치로 이용된다.
이러한 동력 전달 부재는 구동축(301)과 종동축(303)을 동축상으로 연결하며 동력을 전달할 수 있도록, 외측 로터(310)와 내측 로터(320)가 구동축(301)과 종동축(303)에 각각 결합되며 내측 로터(320)의 외주측에는 탄성체(321)가 구비되어 있다.
내측 로터 본체(323a)와 탄성체(321)로 이루어지는 내측 로터(320)는 중심부에 종동축(303)과 결합되는 종동축 결합홀(325)이 형성되어 있고 종동축 결합홀(325)의 내주면에는 축방향의 세레이션이 구비되어 종동축(303)의 세레이션(303a)과 맞물리며 결합되어 종동축(303)의 회전시 헛돌거나 분리되는 것을 방지되게 되어 있다.
그리고 내측 로터(320)의 외주면에는 경방향으로 형성되는 하나 이상의 제1돌기부(323a)가 형성되어 있으며, 내측 로터(320)의 외주면과 제1돌기부(323a) 전체를 탄성체(321)가 감싸도록 되어 있어서 구동축(301)과 종동축(303)의 회전시 진동과 소음을 흡수하게 되어 있다.
여기서, 탄성체(321)는 탄성력과 함께 내후성과 신축성 등을 구비하도록 NR(Natural Rubber), NBR(Nitrile Butadiene Rubber), CR(Chloroprene Rubber), EPDM(Ethylene Propylene Terpolymer), FPM(Fluoro Rubber), SBR(Styrene Butadine Rubber), CSM(Chlorosulphonated Polyethylene), 우레탄, 실리콘 등과 같은 재질로 형성되어 소음과 진동을 흡수하는 댐핑 역할을 하게 된다.
여기서, 탄성체(321)의 눌림량은 대략 외력이 작용하지 않을 경우 최대 10 ~ 15 % 가 되게끔 형성되며, 전달되는 구동력의 크기에 따라서 변경될 수 있다.
내측 로터(320)가 삽입되는 외측 로터(310)는 중심부에 구동축(301)과 결합되는 구동축 결합홀이 형성되어 있는 소경부(313)와, 내측 로터(320)의 제1돌기부(323a)와 대응되는 하나 이상의 제2돌기부(311)가 형성되어 있는 대경부가 구비되어 있다.
외측 로터(310)도 구동축 결합홀(미도시)의 내주면에 축방향의 세레이션(미도시)이 구비되어 구동축(301)의 세레이션(301a)과 맞물리며 결합되어 구동축(301)의 회전시 헛돌거나 분리되는 것을 방지되게 되어 있다.
그리고, 제2돌기부(311)의 내주면에는 내측 로터(320)의 제1돌기부(323a)가 압입 결합되어 견고하게 고정될 수 있게 하는 결합부재(330)가 구비되는데, 결합부재(330)는 외측 로터(310)와 일체로 형성되거나, 제2돌기부(311) 내주면에 결합홈(311a, 311b)이 형성되어 결합홈(311a, 311b)에 결합부재(330)가 삽입 결합될 수 있다.
이하 결합부재(330)가 제2돌기부(311)에 결합되는 실시예에 대해 설명하면, 결합홈(311a, 311b)과 결합부재(330) 중 어느 한쪽에는 가이드돌기(331)가 형성되고 다른 한쪽에는 가이드돌기(331)에 대응되는 가이드홈(311b)이 형성되어 결합부재(330)가 슬라이딩 결합되는데, 본 발명에서는 결합부재(330)에 가이드돌기가 형성되고 제2돌기부(311)에 가이드홈(311b)이 형성된 것을 일례로 도시하였다.
여기서, 결합부재(330)의 내주면은 제2돌기부(311)의 내주면과 동일한 곡면으로 연결되도록 형성되며, 외측 로터(310)의 개방된 방향인 일측 끝단부에서 반대쪽 내측으로 이격된 위치에 축방향으로 형성되는 압입돌기(333)가 구비되어 있어서, 내측 로터(320)의 압입시 압입돌기(333)가 내측 로터(320)에 의해 소성 변형이 이루어지면서 압착되며 결합되게 되어 있다.
여기서, 압입돌기(333)는 결합부재(330)의 내주면에서 반대쪽 내측으로 갈수록 돌출량이 커지는 경사부(333a)가 구비되어 있어서, 내측 로터(320)의 압입시 내측 로터(320)의 끝단이 경사부(333a)를 타고 삽입되어 압입력이 서서히 증가하면서 압입돌기(333)를 소성 변형시키면서 결합되도록 되어 있다.
또한, 경사부(333a)의 끝단에서 타측단까지는 동일한 돌출량으로 축방향으로 형성되는 평탄부(333b)가 구비되어 내측 로터(320)의 압입력이 일정하게 유지되면서 내측 로터(320)의 압입이 지속적으로 가능하게 되어 있다.
즉, 내측 로터(320)와 외측 로터(310)의 결합시 내측 로터(320)의 외주면에 구비된 탄성체(321)가 압입돌기(333)의 경사부(333a)에 의해 눌리면서 삽입되다가 탄성체(321)의 눌림량이 최대가 된 이후에는 압입돌기(333)의 소성변형이 일어나면서 압입되어 내측 로터(320)와 외측 로터(310)의 결합이 완료된다.
이와 같은 구조와 형상을 갖는 본 발명에 의하면, 종래의 동력 전달 부재에 비하여 내측 로터와 외측 로터 사이의 유격에 의한 노이즈를 없앨 수 있게 되고, 구동축과 종동축과 결합되는 부위에서 동력의 전달시 부딛침과 진동에 의한 노이즈를 방지할 수 있게 되는 효과가 있게 된다.
이상에서, 본 발명의 실시예를 구성하는 모든 구성 요소들이 하나로 결합되거나 결합되어 동작하는 것으로 설명되었다고 해서, 본 발명이 반드시 이러한 실시예에 한정되는 것은 아니다. 즉, 본 발명의 목적 범위 안에서라면, 그 모든 구성 요소들이 하나 이상으로 선택적으로 결합하여 동작할 수도 있다.
또한, 이상에서 기재된 "포함하다", "구성하다" 또는 "가지다" 등의 용어는, 특별히 반대되는 기재가 없는 한, 해당 구성 요소가 내재될 수 있음을 의미하는 것이므로, 다른 구성 요소를 제외하는 것이 아니라 다른 구성 요소를 더 포함할 수 있는 것으로 해석되어야 한다. 기술적이거나 과학적인 용어를 포함한 모든 용어들은, 다르게 정의되지 않는 한, 본 발명이 속하는 기술 분야에서 통상의 지식을 가진 자에 의해 일반적으로 이해되는 것과 동일한 의미를 가진다. 사전에 정의된 용어와 같이 일반적으로 사용되는 용어들은 관련 기술의 문맥 상의 의미와 일치하는 것으로 해석되어야 하며, 본 발명에서 명백하게 정의하지 않는 한, 이상적이거나 과도하게 형식적인 의미로 해석되지 않는다.
이상의 설명은 본 발명의 기술 사상을 예시적으로 설명한 것에 불과한 것으로서, 본 발명이 속하는 기술 분야에서 통상의 지식을 가진 자라면 본 발명의 본질적인 특성에서 벗어나지 않는 범위에서 다양한 수정 및 변형이 가능할 것이다. 따라서, 본 발명에 개시된 실시예들은 본 발명의 기술 사상을 한정하기 위한 것이 아니라 설명하기 위한 것이고, 이러한 실시예에 의하여 본 발명의 기술 사상의 범위가 한정되는 것은 아니다. 본 발명의 보호 범위는 아래의 청구범위에 의하여 해석되어야 하며, 그와 동등한 범위 내에 있는 모든 기술 사상은 본 발명의 권리범위에 포함되는 것으로 해석되어야 할 것이다.
301: 구동축 303: 종동축
310: 외측 로터 311: 제2돌기부
320: 내측 로터 321: 탄성체
323a: 제1돌기부 331: 가이드돌기
333: 압입돌기 333a: 경사부
333b: 평탄부

Claims (6)

  1. 구동축과 종동축을 동축상으로 연결하며 동력을 전달하는 것으로,
    중심부에 상기 종동축과 결합되는 종동축 결합홀이 형성되어 있고 외주면에 경방향으로 형성되는 하나 이상의 제1돌기부를 구비하되, 상기 외주면과 제1돌기부를 감싸는 탄성체가 구비되어 있는 내측 로터; 및
    중심부에 상기 구동축과 결합되는 구동축 결합홀이 형성되어 있는 소경부와, 상기 내측 로터의 제1돌기부와 대응되는 하나 이상의 제2돌기부가 형성되어 있는 대경부가 구비되되, 상기 제2돌기부의 내주면에는 상기 제1돌기부가 압입 결합되는 결합부재가 구비되어 있는 외측 로터;
    를 포함하는 전동식 동력 보조 조향장치의 동력 전달 부재.
  2. 제 1 항에 있어서,
    상기 결합부재는 상기 외측 로터와 일체로 형성되거나, 상기 제2돌기부 내주면에 결합홈이 형성되어 상기 결합홈에 삽입 결합되는 것을 특징으로 하는 전동식 동력 보조 조향장치의 동력 전달 부재.
  3. 제 2 항에 있어서,
    상기 결합홈과 결합부재 중 어느 한쪽에는 가이드돌기가 형성되고 다른 한쪽에는 상기 가이드돌기에 대응되는 가이드홈이 형성되어 상기 결합부재가 슬라이딩 결합되는 것을 특징으로 하는 전동식 동력 보조 조향장치의 동력 전달 부재.
  4. 제 1 항에 있어서,
    상기 결합부재의 내주면은 상기 제2돌기부의 내주면과 동일한 곡면으로 연결되며, 상기 외측 로터의 개방된 방향인 일측 끝단부에서 반대쪽 내측으로 이격된 위치에 축방향으로 형성되는 압입돌기가 구비되는 것을 특징으로 하는 전동식 동력 보조 조향장치의 동력 전달 부재.
  5. 제 4 항에 있어서,
    상기 압입돌기는 상기 결합부재의 내주면에서 반대쪽 내측으로 갈수록 돌출량이 커지는 경사부가 구비되는 것을 특징으로 하는 전동식 동력 보조 조향장치의 동력 전달 부재.
  6. 제 5 항에 있어서,
    상기 압입돌기는 상기 경사부의 끝단에서 동일한 돌출량으로 축방향으로 형성되는 평탄부가 구비되는 것을 특징으로 하는 전동식 동력 보조 조향장치의 동력 전달 부재.
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