KR101085336B1 - 세레이션이 형성된 댐핑 커플러를 구비한 자동차의 전기식동력 보조 조향장치 - Google Patents

세레이션이 형성된 댐핑 커플러를 구비한 자동차의 전기식동력 보조 조향장치 Download PDF

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Abstract

본 발명은 자동차의 전기식 동력 보조 조향장치에 관한 것이다.
본 발명은 운전자의 조향력을 보조하는 모터를 구비한 자동차의 전기식 동력 보조 조향장치에 있어서, 모터의 구동축 끝단에 고정되며 원형의 디스크 형상에 구동축 가이드가 돌출되어 있고 구동축 가이드가 돌출되어 있는 평면에 상기 구동축 가이드와 수직한 방향의 제1세레이션이 형성되어 있는 보스; 웜 축의 끝단면에 돌출된 형상의 웜축 가이드를 구비하고 웜축 가이드가 돌출되어 있는 평면에 상기 웜축 가이드와 수직한 방향의 제2세레이션이 형성되어 있는 웜 축; 상기 제1세레이션과 대응되는 제3세레이션이 형성되어 있는 외측 로터 및 상기 제2세레이션과 대응되는 제4세레이션이 형성되어 있고 방사방향으로 형성된 하나 이상의 돌출부 끝단에는 탄성체가 구비되는 내측 로터를 포함하여 구성되는 댐핑 커플러; 및 상기 외측 로터와 상기 내측 로터 사이에 삽입되는 연결 탄성부재를 포함하는 것을 특징으로 하는 전기식 동력 보조 조향 보조 장치를 제공한다.
본 발명에 의하면 모터의 구동축 및 웜 축을 연결하는 댐핑 커플러의 형상이 탄성체가 삽입된 평면의 세레이션인 전기식 동력 보조 조향장치를 제공함으로써 기존의 축방향 세레이션의 직접 접촉에 의한 마모와 소음을 없애는 효과가 있다.
전기식 동력 보조 조향장치, 댐핑 커플러, 외측 로터, 내측 로터

Description

세레이션이 형성된 댐핑 커플러를 구비한 자동차의 전기식 동력 보조 조향장치{Electrical Power Steering Apparatus For Vehicle Equipped with Damping Coupler having Serration}
도 1은 종래의 전기식 동력 보조 조향장치의 개략도,
도 2는 종래의 전기식 동력 보조 조향장치 중 모터 및 모터 감속기구의 단면도,
도 3은 종래의 전기식 동력 보조 조향장치 중 모터와 모터 감속기구의 일부 분해 사시도,
도 4는 본 발명의 실시예에 따른 전기식 동력 보조 조향장치 중 모터와 모터 감속기구의 일부 분해 사시도,
도 5는 본 발명의 실시예에 따른 전기식 동력 보조 조향장치 중 모터와 모터 감속기구의 일부 단면도이다.
< 도면의 주요 부분에 대한 부호의 설명 >
100: 조향계통 102: 조향축
104: 피니언축 130: 구동 모터
140: 모터 감속기구 205: 구동축
410: 보스 415: 외측 로터
420: 내측 로터 435: 웜 축
450: 연결 탄성부재 460: 댐핑 커플러
본 발명은 자동차의 전기식 동력 보조 조향장치에 관한 것이다.
더욱 상세하게는, 자동차의 전기식 동력 보조 조향장치에 있어서 모터의 구동축과 웜 축을 연결하는 댐핑 커플러의 형상이 탄성체가 삽입된 평면의 세레이션인 자동차의 전기식 동력 보조 조향장치에 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 조향장치(Power Steering System)가 사용되는데, 이러한 동력 조향장치는 크게 엔진의 힘을 이용하여 유압 펌프를 작동시켜 조향력을 보조하는 유압을 이용한 유압식 동력 보조 조향장치와 전기 모터를 이용한 전기식 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.
전기식 동력 보조 조향장치는 조향휠의 회전을 감지하여 랙 혹은 조향축에 설치되어 회전 운동을 도와주는 모터를 가동시켜 조향장치가 원활하게 작동되도록 하는 구조를 가지며, 전기식 동력 보조 조향장치는 크게 랙 구동형(R-EPS)과 조향축 구동형(C-EPS)이 있다.
도 1은 종래의 전기식 동력 보조 조향장치의 개략도이다.
도 1에서 도시하는 바와 같이 전기식 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(ECU: Electronic Control Unit), 전자 제어 장치로 부터 전해지는 신호에 기초하여 보조 동력을 발생시키는 모터(130) 및 모터에서 발생한 보조 동력을 조향축(102)에 전달하는 모터 감속기구(140)를 포함하여 구성된다.
도 2는 종래의 전기식 동력 보조 조향장치 중 모터 및 모터 감속기구의 단면도이다.
도 2에서 도시하는 바와 같이 전기식 동력 보조 조향장치의 모터 및 모터 감속기구는 구동 모터(130), 구동축(205), 내측 로터(220), 외측 로터(215), 탄성체(210), 제 1 베어링(250), 웜 축(235), 웜 축 기어(245), 제 2 베어링(270), 압축 나사(255), 압축 스프링(265) 및 기어 하우징(260)을 포함하여 구성된다.
구동 모터(130)는 구동 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 축 기어(245)를 토션바(230)가 내장된 조향축에 설치된 웜 기어(240)쪽으로 고정한다. 압축 스프링(265)은 압축 나사(255)를 단 삼아 웜 축 기어(245)를 웜 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 축 기어(245)가 웜 기어(240)와 견고하게 물릴 수 있도록 한다.
웜 축(235)에는 내측 로터(220)가 연결되는데, 내측 로터(220)는 일측이 구동축(205)과 연결되는 외측 로터(215)의 내부로 삽입되는 구조를 가진다.
도 3은 종래의 전기식 동력 보조 조향장치 중 모터와 모터 감속기구의 일부 분해 사시도이다.
도 3에서 도시하는 바와 같이 전기식 동력 보조 조향장치는 외측 로터(215), 탄성체(310) 및 내측 로터(220)로 구성되는 댐핑 커플러(360)와 구동축 끝단과 연결된 보스(310), 웜 축(235)을 포함하여 구성되는데, 외측 로터(215)가 내측 로터(220)를 내삽할 수 있는 구조로 되어 있으며 내측 로터(220)와 외측 로터(215)사이에는 탄성체(310)가 구비된다. 또한, 내측 로터(220)에는 축방향의 세레이션이 형성된 홀(345)이 뚫려 있어서 대향되는 세레이션(350)이 가공된 웜 축(235)과 연결되며, 세레이션이 형성된 홀(미도시)을 구비한 외측 로터(215)는 외주면에 축방향의 세레이션(342)이 형성된 보스(310)와 연결되고, 축방향의 세레이션이 형성된 홀(340)을 구비한 보스(310)는 모터의 구동축(205)과 연결된다.
따라서, 이러한 종래의 전기식 동력 보조 조향장치는 구동 모터의 구동축(205)의 보스(310) 및 웜 축(235)의 세레이션(350)이 축방향으로 형성되어 댐핑 커플러(360)의 세레이션이 형성된 홀과 직접 맞물리는 구조를 갖고 있어서 세레이션의 직접 접촉에 의한 유격의 마모 및 소음이 발생되는 문제점이 있었다.
상기한 문제점을 해결하기 위해 본 발명은 자동차의 전기식 동력 보조 조향장치에 있어서 모터의 구동축 및 웜 축을 연결하는 댐핑 커플러의 형상이 탄성체가 삽입된 평면의 세레이션인 전기식 동력 보조 조향장치를 제공함으로써 기존의 축방향 세레이션의 직접 접촉에 의한 마모 및 소음을 없애는 것이 그 목적이다.
이러한 목적을 달성하기 위하여 본 발명은 운전자의 조향력을 보조하는 모터를 구비한 자동차의 전기식 동력 보조 조향장치에 있어서, 모터의 구동축 끝단에 고정되며 원형의 디스크 형상에 구동축 가이드가 돌출되어 있고 구동축 가이드가 돌출되어 있는 평면에 상기 구동축 가이드와 수직한 방향의 제1세레이션이 형성되어 있는 보스; 웜 축의 끝단면에 돌출된 형상의 웜축 가이드를 구비하고 웜축 가이드가 돌출되어 있는 평면에 상기 웜축 가이드와 수직한 방향의 제2세레이션이 형성되어 있는 웜 축; 상기 제1세레이션과 대응되는 제3세레이션이 형성되어 있는 외측 로터 및 상기 제2세레이션과 대응되는 제4세레이션이 형성되어 있고 방사방향으로 형성된 하나 이상의 돌출부 끝단에는 탄성체가 구비되는 내측 로터를 포함하여 구성되는 댐핑 커플러; 및 상기 외측 로터와 상기 내측 로터 사이에 삽입되는 연결 탄성부재를 포함하는 것을 특징으로 하는 전기식 동력 보조 조향 보조 장치를 제공한다.
이하, 본 발명의 바람직한 실시예를 첨부된 도면들을 참조하여 상세히 설명한다. 우선 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.
도 4는 본 발명의 실시예에 따른 전기식 동력 보조 조향장치 중 모터와 모터 감속기구의 일부 분해 사시도이다.
도 4에서 도시하는 바와 같이 본 발명에 의한 전기식 동력 보조 조향장치는 모터의 구동축(205) 끝단에 고정되며 원형의 디스크 형상에 구동축 가이드(413)가 돌출되어 있고 구동축 가이드(413)가 돌출되어 있는 평면에 상기 구동축 가이드와 수직한 방향의 제1세레이션(412)이 형성되어 있는 보스(410), 웜 축(435)의 끝단면에 돌출된 형상의 웜축 가이드(439)를 구비하고 웜축 가이드(439)가 돌출되어 있는 평면에 상기 웜축 가이드(439)와 수직한 방향의 제2세레이션(437)이 형성되어 있는 웜 축(435), 상기 제1세레이션(412)과 대응되는 제3세레이션(417)이 형성되어 있는 외측 로터(415) 및 상기 제2세레이션(437)과 대응되는 제4세레이션(422)이 형성되어 있고 방사방향으로 형성된 하나 이상의 돌출부(305) 끝단에는 탄성체(310)가 구비되는 내측 로터(420)를 포함하여 구성되는 댐핑 커플러(460), 상기 외측 로터(415)와 상기 내측 로터(420) 사이에 삽입되는 연결 탄성부재(450)를 포함하여 구성된다.
상기 구동축 가이드(413)와 웜축 가이드(439)는 모두 양측이 잘린 원형으로 각각 보스(410)의 디스크 형상의 평면과 웜 축(435)의 끝단면에서 돌출되어 있는데 이는 상기 보스(410)와 댐핑 커플러(460) 사이, 댐핑 커플러(460)와 웜 축(435)사이에서 회전의 중심을 맞추면서 동시에 구동축(205)의 회전력을 댐핑 커플러(460)와 웜 축(435)에 전달할 수 있도록 원형에서 양측이 잘린 직선부위를 구비한다.
또한, 상기 댐핑 커플러(460)는 웜 축(435)과 고정되어 함께 회전하면서 상기 웜 축(435)과의 연결면에 상기 웜 축의 제2세레이션(437)과 대응되는 제4세레이션(422)이 형성되어 있고, 상기 웜축 가이드(439)와의 체결을 위해 일측면에 웜축 가이드 홀(423)이 구비된 내측 로터(420), 모터의 구동축 끝단에 고정된 보스(410)에 연결되어 상기 모터의 구동축과 함께 회전하면서 상기 보스의 연결면에 상기 보스의 제1세레이션(412)과 대응되는 제3세레이션(417)이 형성되어 있고 상기 보스의 구동축 가이드(413)와의 체결을 위해 일측면에 구동축 가이드 홀(419)이 구비된 외측 로터(415) 및 내측 로터(420)의 돌출부(305)에 구비되어 상기 구동 모터에서 발생한 진동과 소음을 흡수하는 탄성체(310)를 포함하여 구성된다.
내측 로터(420)는 웜 축(435)과 수직인 방사 방향으로 네 개의 돌출부(305)가 형성되어 있고, 각각의 돌출부(305) 끝단에는 탄성체(310)가 구비되어 있으며 외측 로터(415)는 구동 모터의 외부로 연장된 구동축(205)과 보스(410)로 고정되어 내측 로터(420)를 감싸는 구조로 형성되어 있다.
상기 내측 로터(420)의 웜 축(435) 연결면에는 상기 웜 축의 제2세레이션(437)에 대향하는 제4세레이션(422)이 형성되어 있고 상기 웜 축의 웜축 가이드(439)와의 체결을 위한 웜축 가이드홀(423)이 구비되어 있으며, 상기 외측 로터(415)의 보스(410) 연결면에는 상기 보스(410)의 제1세레이션(412)에 대향하는 제3세레이션(417)이 형성되어 있고 상기 보스(410)의 구동축 가이드(413)와의 체결을 위한 구동축 가이드홀(419)이 구비되어 있다.
모터의 구동축(205) 끝단에 고정되는 보스(410)는 원형의 디스크 형상에 외측 로터(415)와의 체결 및 중심을 맞추기 위한 구동축 가이드(413)가 돌출되어 있고 구동축 가이드(413)가 안착되어 있는 디스크 형상의 평면에는 상기 구동축 가이드와 수직한 방향의 제1세레이션(412)이 형성되어 있으며, 웜 축(435)의 끝단면에 는 내측 로터(420)와의 체결 및 중심을 맞추기 위한 웜축 가이드(439)가 돌출되어 있고 웜축 가이드(439)가 안착되어 있는 평면에는 상기 웜축 가이드와 수직한 방향의 제2세레이션(437)이 형성되어 있다.
상기 연결 탄성부재(450)는 외측 로터(415)와 내측 로터(420) 사이에 삽입되며, 그 중앙에는 상기 보스(410)의 구동축 가이드(413)와 웜 축의 웜축 가이드(439)가 관통되는 홀(452)이 형성되어 있다.
탄성체(310)는 돌출부(305)와 외측 로터(415)의 내주면 사이에 삽입되거나 혹은 돌출부(305)에 탄성체(310)를 오버 몰딩시킨 후에 탄성체(310)를 포함하는 내측 로터(420)를 외측 로터(415)의 내부로 삽입할 수도 있을 것이다. 또한, 외측 로터(415)의 내면에 탄성체(310)를 오버 몰딩시킨 후에 내측 로터(420)를 내부로 삽입하여 구성할 수도 있을 것이다.
도 5는 본 발명의 실시예에 따른 전기식 동력 보조 조향장치 중 모터와 모터 감속기구의 일부 단면도이다.
도 5에서 도시하는 바와 같이 구동 모터가 회전하면 구동축의 보스(410)와 연결된 외측 로터(415)가 회전하고 이와 맞물린 내측 로터(420)도 회전하여 웜 축(435)을 회전시키는 구조로 되어 있으며, 연결 탄성부재(450)는 외측 로터(415)와 내측 로터(420) 사이에 삽입된다.
위와 같이 외측 로터(415)와 내측 로터(420) 사이에 연결 탄성부재(450)가 삽입되어 구동축(205) 방향으로 외측 로터(415)와 내측 로터(420)를 밀어주기 때문에 각각의 세레이션이 마모되더라도 외측 로터(415)에 형성된 제3세레이션(417)과 보스(410)에 형성된 제1세레이션(412)을 밀착시키고, 웜 축(435)에 형성된 제 2세레이션(437)과 내측 로터(420)에 형성된 제4세레이션(422)을 밀착시킴으로써 구동축(205)의 회전력을 웜축(435)으로 원활하게 전달하게 된다.
또한, 연결 탄성부재(450)의 재질은 구동축(205)의 회전력을 미끄러짐 없이 댐핑 커플러(460)와 웜 축(435)에 전달하여야 하므로 신축성과 마찰력이 좋은 고무와 같은 탄성부재가 바람직하나 반드시 이에 한정되는 것은 아니며 신축성과 마찰력이 좋은 부재이면 족하다.
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.
이상에서 설명한 바와 같이 본 발명에 의하면 자동차의 전기식 동력 보조 조향장치에 있어서 모터의 구동축 및 웜 축을 연결하는 댐핑 커플러의 형상이 탄성체가 삽입된 평면의 세레이션인 전기식 동력 보조 조향장치를 제공함으로써 기존의 축방향 세레이션의 직접 접촉에 의한 마모 및 소음을 없애는 효과가 있다.

Claims (4)

  1. 운전자의 조향력을 보조하는 모터를 구비한 자동차의 전기식 동력 보조 조향장치에 있어서,
    모터의 구동축 끝단에 고정되며 원형의 디스크 형상에 구동축 가이드가 돌출되어 있고 구동축 가이드가 돌출되어 있는 평면에 상기 구동축 가이드와 수직한 방향의 제1세레이션이 형성되어 있는 보스;
    웜 축의 끝단면에 돌출된 형상의 웜축 가이드를 구비하고 웜축 가이드가 돌출되어 있는 평면에 상기 웜축 가이드와 수직한 방향의 제2세레이션이 형성되어 있는 웜 축;
    상기 제1세레이션과 대응되는 제3세레이션이 형성되어 있는 외측 로터 및 상기 제2세레이션과 대응되는 제4세레이션이 형성되어 있고 방사방향으로 형성된 하나 이상의 돌출부 끝단에는 탄성체가 구비되는 내측 로터를 포함하여 구성되는 댐핑 커플러; 및
    상기 외측 로터와 상기 내측 로터 사이에 삽입되는 연결 탄성부재
    를 포함하는 것을 특징으로 하는 전기식 동력 보조 조향 보조 장치.
  2. 제 1 항에 있어서,
    상기 외측 로터의 일측면에는 구동축 가이드 홀이 구비되어 있는 것을 특징으로 하는 전기식 동력 보조 조향 보조 장치.
  3. 제 1 항에 있어서,
    상기 내측 로터의 일측면에는 웜축 가이드 홈이 구비되어 있는 것을 특징으로 하는 전기식 동력 보조 조향 보조 장치.
  4. 제 1 항에 있어서,
    상기 연결 탄성부재의 중앙에는 홀이 형성되어 있는 것을 특징으로 하는 전기식 동력 보조 조향 보조 장치.
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