KR100844855B1 - 자동차용 중공형 모터 및 그의 조립방법 - Google Patents

Abstract

본 발명은 중공형 모터유닛과 랙바의 사이에 설치되는 샤프트 상에 마그네트를 부착하는 것에 의해 샤프트의 외경을 최소화할 수 있는 자동차용 중공형 모터에 관한 것으로, 중공을 가지는 모터유닛; 상기 중공을 통과하는 샤프트; 상기 샤프트의 내경을 통과하는 랙바; 상기 중공과 상기 샤프트의 사이에서, 상기 샤프트와 결합되는 마그네트 링; 상기 마그네트 링에 부착되는 다수의 마그네트;를 포함하는 것을 특징으로 한다.

중공형 모터, 마그네트, 마그네트 링, 샤프트, 랙바

Description

자동차용 중공형 모터 및 그의 조립방법{Hollow motor for automobile and Method for assembling the same}

도 1은 본 발명에 따른 중공형 모터의 사시도

도 2는 본 발명에 따른 로터의 사시도

도 3은 본 발명에 따른 마그네트가 부착된 샤프트의 사시도

도 4는 본 발명에 따른 마그네트 링을 이용하여 마그네트를 샤프트에 부착한 로터의 단면 사시도

도 5는 본 발명에 따른 로터의 단면 사시도

도 6은 본 발명에 따른 마그네트 링의 사시도

도 7은 본 발명에 따른 마그네트를 부착한 마그네트 링의 사시도

*도면의 주요부분에 대한 부호의 설명*

11 : 중공형 모터유닛 12 : 중공

13 : 랙바 14 : 샤프트

15 : 마그네트 16 : 베어링

17 : 지지단 21 : 마그네트 링

22 : 경계부 23 : 안착부

30 : 로터 31 : 조합키

32 : 정합부

본 발명은 자동차용 중공형 모터에 관한 것으로, 보다 구체적으로는 중공형 모터유닛과 랙바의 사이에 설치되는 샤프트 상에 마그네트를 부착하는 것에 의해 샤프트의 외경을 최소화할 수 있는 자동차용 중공형 모터에 관한 것이다.

일반적으로 자동차의 조향장치에 사용되는 중공형 직류모터에서, 랙바(rack bar)가 샤프트의 내경을 통과하고, 샤프트는 중공형 모터유닛의 중공에 설치된다. 따라서 샤프트의 내경은 랙바의 직경보다 크게 형성되어야 한다. 그러나, 자동차의 중공형 모터는 고효율 및 소형을 지향하기 위하여 전체 직경이 축소되어야 하므로, 중공형 모터의 외경을 축소하는 경우, 모터유닛의 중공에 설치되는 샤프트의 외부에 부착되는 마그네트의 외경 및 내경도 동시에 축소되어야 한다. 그런데, 샤프트의 내경은 랙바가 통과할 수 있을 정도의 크기를 유지해야 하므로, 모터유닛의 중공과 샤프트 사이의 공간을 확보할 수 없어 샤프트의 일측에 베어링을 지지하는 지지단을 설치할 수 없게 된다.

결론적으로 중공형 모터의 외경을 충분히 확보하여 마그네트의 내경 및 외경 을 크게 설계하여 베어링을 지지하는 지지단을 설치할 수 있는 충분한 샤프트의 직경을 확보하는 방법을 사용하거나, 랙바의 직경을 축소하여 전체적으로 중공형 모터의 성능을 감소시킬 수 밖에 없다.

본 발명은 이러한 문제점을 해결하기 위한 것으로서, 중공형 모터유닛과 랙바의 사이에 설치되는 샤프트를 절삭하여 마그네트를 부착하는 것에 의해 샤프트의 외경을 최소화할 수 있는 자동차용 중공형 모터를 제공하는 것을 목적으로 한다.

상기와 같은 목적을 달성하기 위하여, 본 발명의 실시예에 따른 자동차용 중공형 모터는, 중공을 가지는 모터유닛; 상기 중공을 통과하는 샤프트; 상기 샤프트의 내경을 통과하는 랙바; 상기 중공과 상기 샤프트의 사이에서, 상기 샤프트와 결합되는 마그네트 링; 상기 마그네트 링에 부착되는 다수의 마그네트;를 포함하는 것을 특징으로 한다.

상기와 같은 자동차용 중공형 모터에 있어서, 상기 샤프트의 일측에 베어링이 설치되고, 상기 샤프트의 타측 방향으로 순차적으로 낮아지며 상기 마그네트가 설치되는 다수의 단차부가 형성되는 것을 특징으로 한다.

상기와 같은 자동차형 중공형 모터에 있어서, 상기 베어링과 인접한 상기 다수의 단차부 중 하나는 상기 베어링의 지지단의 기능을 하는 것을 특징으로 한다.

상기와 같은 자동차용 중공형 모터에 있어서, 상기 다수의 단차부의 각각은 두 개의 반원형의 상기 마그네트 링과 결합되는 것을 특징으로 한다.

상기와 같은 자동차용 중공형 모터에 있어서, 상기 마그네트 링은, 상기 마그네트가 설치되는 안착부와, 상기 안착부를 구분하는 경계부와, 상기 샤프트의 조합키와 정합되는 정합부를 포함하는 것을 특징으로 한다.

상기와 같은 자동차용 중공형 모터에 있어서, 상기 샤프트와 상기 마그네트 링의 정렬을 위하여, 상기 샤프트의 표면에서 돌출된 조합키와 상기 마그네트 링의 내경에 요부형태로 형성되며, 상기 조합키와 정합되는 정합부가 설치되는 것을 특징으로 한다.

상기와 같은 목적을 달성하기 위한 자동차용 중공형 모터의 조립방법은, 중공을 가지는 모터유닛을 준비하는 단계; 샤프트의 절삭하여, 다수의 단차부를 형성하는 단계; 마그네트 링의 안착부에 마그네트를 부착하는 단계; 상기 마그네트가 부착된 상기 마그네트 링을 상기 다수의 단차부에 결합시키는 단계; 상기 중공을 통과하여 상기 샤프트를 결합시키는 단계; 상기 샤프트의 내경을 통과하여 랙바를 결합시키는 단계;를 포함하는 것을 특징으로 한다.

이하에서는 도면을 참조하여 본 발명의 바람직한 실시예를 상세히 설명하기로 한다.

도 1은 본 발명에 따른 중공형 모터의 사시도이다. 도 2는 본 발명에 따른 로터의 사시도이다. 도 3은 본 발명에 따른 마그네트가 부착된 샤프트의 사시도이 고, 도 4는 본 발명에 따른 마그네트 링을 이용하여 마그네트를 샤프트에 부착한 로터의 단면 사시도이고, 도 5는 본 발명에 따른 로터의 단면 사시도이고, 도 6은 본 발명에 따른 마그네트 링의 사시도이고, 도 7은 본 발명에 따른 마그네트를 부착한 마그네트 링의 사시도이다.

도 1과 같이, 중공형 모터유닛(11)은 내부에 중공(12)이 설치되어 있으며, 중공(12)의 내부에는 랙바(rack bar)(13)가 설치되고, 랙바(13)와 모터유닛(11) 사이에 샤프트(14)가 위치한다. 도 2에서 보여지는 바와 같이, 모터유닛(11)의 내부에서 회전하는 랙바(13)과 샤프트(14)를 로터(30)라고 하고, 샤프트(14)의 표면에는 마그네트(15)가 부착되어 있다. 랙바(13)가 샤프트(14)의 내부의 공간을 통과하여야 하고, 샤프트(14)는 모터유닛(11)의 중공(12)을 통과하므로, 모터유닛(11)의 내경은 랙바(13)의 외경 이상의 크기를 필요로 한다.

그런데 모터유닛(11)의 외경이 축소될 경우 모터유닛(11)의 중공(12)도 감소되고, 따라서 샤프트(14) 상에 설치되는 마그네트(15)의 외경 및 내경도 감소되어야 한다. 마그네트(15)의 외경 및 내경이 감소되면, 마그네트(15)의 내경과 접하는 샤프트(14)의 외경이 축소된다. 샤프트(14)의 외경을 축소하는 경우 샤프트(14)의 일측에 구성되는 베어링(16)을 지지하는 지지단(17)을 구성할 수 없게 된다. 따라서, 본 발명에서는 베어링(16)을 지지하는 지지단(17)의 영향없이 마그네트(15)와 부착되는 부분의 외경을 축소한 샤프트(14)를 제공한다.

샤프트(14)의 외경을 이루는 표면을 절삭하여 마그네트(15)가 설치되는 제 1 영역(18), 제 2 영역(19), 그리고 제 3 영역(20)을 계단형태로 구성한다. 그리고 베어링(16)과 인접한 제 1 영역(18)이 베어링(16)을 지지하는 지지단(17)의 기능을 한다. 베어링(16)을 지지하는 지지단(17)의 기능을 하는 제 1 영역(18)에서, 제 2 영역(19) 및 제 3 영역(20)으로 진행하면서 점차로 낮아지는 단차를 가진다. 그리고 제 1 영역(18), 제 2 영역(19) 및 제 3 영역(20)에서는 본래의 샤프트(14) 보다 작은 외경을 가지므로, 마그네트(15)를 용이하게 부착할 수 있다.

도 4는 로터의 단면도를 도시한 것으로, 샤프트(14)에 부착되어 있는 마그네트 링(21)과, 마그네트 링(21)의 표면에 부착되어 있는 마그네트(15)를 보여주고 있으며, 샤프트(14)가 절삭되어 본래보다 작은 외경으로 형성되어 중공형 모터유닛(11)과 샤프트(14) 사이의 공간을 충분히 확보할 수 있으며, 도 5와 같이, 베어링(16)의 설치 및 동작에 문제가 없게 된다. 도 5와 같이, 샤프트(14)의 일측에 베어링(16)을 설치하기 위한 지지단(17)이 있어, 마그네트(15)를 환형으로 만들어 샤프트(14)의 일측에서 축방향으로 삽입하는 것이 불가능하기 때문에, 도 6과 같이, 제 1 영역(18) 내지는 제 3 영역(20)의 각각에 치합될 수 있는 반원형의 마그네트 링(21)을 사용한다.

또한 반원형의 마그네트 링(21)를 샤프트(14)에 용이하게 정렬시키기 위한 조합키(31)를 샤프트(14)의 상부에 돌출된 형태로 설치하고, 마그네트 링(21)의 내경에는 샤프트(14)의 조합키(31)와 정합되기 위한 정합부(32)를 요부형태로 설치한다. 조합키(31)는 제 1 영역(18) 내지는 제 3 영역(20)의 각각에 두 개를 서로 대향하는 위치에 설치한다. 그리고 마그네트 링(21)은 반원형으로 이루어져 있으므로, 마그네트 링(21)에 정합부(32)는 한 개를 설치한다. 따라서 반원형의 마그네트 링(21)의 정합부(32)가 샤프트(14)의 조합키(31)가 치합되어 정확한 위치에 정렬된다.

그리고 도 6 및 도 7과 같이, 마그네트 링(21)에는 다수의 마그네트(15)가 안착되는 안착부(23) 및 마그네트(15)와 마그네트(15)의 경계를 구분하며, 안착부(23)보다 돌출되어 있는 경계부(22)로 구성한다. 마그네트 링(21)의 안착부(23)에 마그네트(15)를 부착시킨다. 또는 도면에서는 도시하지 않았지만, 2 개의 반원형의 마그네트 링(21)을 환형으로 연결하여 제 1 영역(18) 내지는 제 3 영역(20)의 표면에 접착제를 사용하여 부착하고, 마그네트(15)는 마그네트 링(21)과 동일한 형태로 제작하여 마그네트 링(21) 상에 접착제를 사용하여 부착할 수 있다.

도 1 내지는 도 7를 참조하여, 샤프트(14) 상에 마그네트(15)를 설치하는 방법을 설명하면 다음과 같다.

샤프트(14)에서 마그네트(15)가 설치되는 제 1 영역(18) 내지는 제 3 영역(20)을 베어링을 지지하는 지지단(17)으로 사용되는 제 1 영역(18)의 방향으로 높아지도록 계단식의 단차를 형성한다. 반원형으로 형성되며, 다수의 마그네트(15)가 안착되는 안착부(23)과, 안착부(23)보다 돌출되어 있는 경계부(22)와, 샤프트(14)와 정확하게 정렬시키기 위해 내경에 설치되는 정합부(32)를 구비한 마그네트 링(21)을 준비하고, 마그네트 링(21)의 안착부(23) 상에 다수의 마그네트(15)를 접착제를 사용하여 부착한다. 그리고, 제 1 영역(18) 내지는 제 3 영역(20)의 각각에 다수의 마그네트(15)가 부착된 두 개의 마그네트 링(21)을 사용하고, 접착제를 이용하여 부착한다. 이때, 샤프트(14)의 조합키(31)와 마그네트 링(21)의 정합부(32)를 치합에 의해 정확하게 정렬하게 된다.

본 발명의 실시예에 따른 자동차용 중공형 모터는 다음과 같은 효과가 있다.

중공형 모터유닛과 랙바의 사이에 설치되는 샤프트를 절삭하여 마그네트를 부착하는 것에 의해 샤프트의 외경을 최소화하는 것에 의해, 중공형 모터유닛의 중공에서, 샤프트와 중공형 모터유닛 사이의 공간을 충분히 확보하여, 중공형 모터의 소형화에 효과적으로 대처할 수 있는 효과가 있다.

샤프트와 중공형 모터유닛 사이의 충분한 공간에 의해서 베어링의 설치 및 구동에 제약을 받지 않는 효과가 있다.

마그네트를 샤프트의 축방향으로 삽입하지 않고, 마그네트를 반원형의 마그네트 링에 부착하여, 샤프트의 표면에 결합시키기 때문에, 설치가 용이한 효과가 있다.

Claims (8)

1. 중공을 가지는 모터유닛;

   상기 중공을 통과하며, 다수의 단차부와 내부 공간을 가지는 샤프트;

   상기 샤프트의 상기 내부공간을 통과하는 랙바;

   상기 중공과 상기 샤프트의 사이에서, 상기 다수의 단차부의 각각과 결합되며, 두 개의 반원형으로 구성되는 마그네트 링;

   상기 마그네트 링에 부착되는 다수의 마그네트;

   를 포함하는 것을 특징으로 하는 자동차용 중공형 모터.
2. 제 1 항에 있어서,

   상기 샤프트의 일측에 베어링이 설치되고, 상기 샤프트의 타측 방향으로 순차적으로 낮아지며 상기 마그네트가 설치되는 상기 다수의 단차부가 형성되는 것을 특징으로 하는 자동차형 중공형 모터.
3. 제 2 항에 있어서,

   상기 베어링과 인접한 상기 다수의 단차부 중 하나는 상기 베어링의 지지단의 기능을 하는 것을 특징으로 하는 자동차용 중공형 모터.
4. 삭제
5. 제 1 항에 있어서,

   상기 샤프트는 상기 샤프트의 표면에서 돌출된 조합키를 포함하고, 상기 마그네트 링은, 상기 마그네트가 설치되는 안착부와, 상기 안착부를 구분하는 경계부와, 상기 샤프트의 상기 조합키와 정합되는 정합부를 포함하는 것을 특징으로 하는 자동차용 중공형 모터.
6. 제 1 항에 있어서,

   상기 샤프트와 상기 마그네트 링의 정렬을 위하여, 상기 샤프트의 표면에서 돌출된 조합키와 상기 마그네트 링의 내경에 요부형태로 형성되며, 상기 조합키와 정합되는 정합부가 설치되는 것을 특징으로 하는 자동차용 중공형 모터.
7. 제 1 항에 있어서,

   상기 샤프트의 일측에 베어링이 설치되고, 상기 샤프트의 타측 방향으로 상기 마그네트가 설치되는 상기 다수의 단차부가 형성되는 것을 특징으로 하는 자동차형 중공형 모터.
8. 중공을 가지는 모터유닛을 준비하는 단계;

   내부공간을 가지는 샤프트의 절삭하여, 다수의 단차부를 형성하는 단계;

   두 개의 반원형으로 구성되는 마그네트 링에 마그네트를 부착하는 단계;

   상기 마그네트가 부착된 상기 마그네트 링을 상기 다수의 단차부에 결합시키는 단계;

   상기 중공을 통과하여 상기 샤프트를 결합시키는 단계;

   상기 샤프트의 상기 내부공간을 통과하여 랙바를 결합시키는 단계;

   를 포함하는 것을 특징으로 하는 자동차용 중공형 모터의 조립방법.

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