KR101576995B1 - 전동식 파워 스티어링 장치의 모터 커플링 - Google Patents

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손중락
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김선구
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Abstract

전동식 파워 스티어링 장치의 모터 출력축과 웜 샤프트를 연결하는 모터 커플링은, 상기 모터 출력축과 함께 회전하도록 상기 모터 출력축에 연결될 수 있도록 형성되며 몸체부 및 상기 몸체부로부터 반경 방향 외측으로 돌출되는 복수의 체결 돌기를 포함하는 제1 부재, 상기 웜 샤프트와 함께 회전하도록 상기 웜 샤프트에 연결될 수 있도록 형성되며 상기 몸체부를 수용하는 수용 공간을 형성하고 상기 복수의 체결 돌기가 각각 삽입되는 수용 홈을 포함하는 제2 부재, 그리고 상기 제1 부재와 상기 제2 부재 사이에 개재되어 길이방향으로의 댐핑을 수행하는 제1 댐핑 부재를 포함한다.

Description

전동식 파워 스티어링 장치의 모터 커플링{Motor coupling for electric power steering apparatus}
본 발명은 전동식 파워 스티어링 장치의 모터와 웜 샤프트를 연결하기 위한 모터 커플링에 관한 것이다.
모터의 구동력을 이용하여 차량의 조향력을 어시스트(assist)하는 전동식 파워 스티어링 장치가 알려져 있다. 전동식 파워 스티어링 장치 중 스티어링 칼럼(steering column)과 같은 스티어링 샤프트(steering shaft)에 모터의 구동력이 전달되도록 하여 조향력을 보조하는 칼럼 타입의 전동식 파워 스티어링 장치가 소개된 바 있다.
전동식 파워 스티어링 장치는 차속 센서, 조향 토크 센서 등 차량의 운행 조건에 따라 모터를 구동하여 조향력을 보조하고 조향감을 향상시킬 수 있도록 작용하는 것이 일반적이다.
칼럼 타입의 전동식 파워 스티어링 장치는 모터의 출력축에 연결되는 웜 샤프트에 웜 기어를 설치하고 스티어링 샤프트에 웜 휠을 설치하여 양자가 서로 기어 치합되도록 함으로써 모터의 구동력이 스티어링 샤프트에 전달될 수 있도록 한다.
이때 웜 샤프트와 모터의 출력축 사이에 설치되어 동력을 전달하는 모터 커플링(motor coupling)이 구비된다. 일반적으로 모터 커플링은 충격 흡수를 위한 댐핑 기능, 축 중심이 어긋나는 것을 흡수하여 회전력을 전달하는 기능 등이 요구된다. 종래의 모터 커플링은 이러한 요구되는 기능을 충분히 충족하지 못하는 문제가 있었다.
공개특허공보 10-2012-0030199
본 발명은 상기한 문제점을 해결하기 위해 도출된 것으로 본 발명이 해결하고자 하는 과제는 우수한 충격 흡수 및 축심 어긋남 흡수 기능을 갖는 전동식 파워 스티어링 장치의 모터 커플링을 제공하는 것이다.
본 발명의 실시예에 따른 전동식 파워 스티어링 장치의 모터 출력축과 웜 샤프트를 연결하는 모터 커플링은, 상기 모터 출력축과 함께 회전하도록 상기 모터 출력축에 연결될 수 있도록 형성되며 몸체부 및 상기 몸체부로부터 반경 방향 외측으로 돌출되는 복수의 체결 돌기를 포함하는 제1 부재, 상기 웜 샤프트와 함께 회전하도록 상기 웜 샤프트에 연결될 수 있도록 형성되며 상기 몸체부를 수용하는 수용 공간을 형성하고 상기 복수의 체결 돌기가 각각 삽입되는 수용 홈을 포함하는 제2 부재, 그리고 상기 제1 부재와 상기 제2 부재 사이에 개재되어 길이방향으로의 댐핑을 수행하는 제1 댐핑 부재를 포함한다.
본 발명의 다른 실시예에 따른 모터 커플링은 상기 몸체부에 설치되는 제2 댐핑 부재, 그리고 상기 복수의 체결 돌기에 각각 설치되는 복수의 제3 댐핑 부재를 더 포함할 수 있다.
상기 몸체부에는 길이방향으로 형성되는 슬롯이 구비될 수 있다.
상기 슬롯은 상기 몸체부의 양단 중 상기 모터 측 단에서 길이방향으로 함몰되어 형성되는 제1 슬롯 및 상기 몸체부의 양단 중 상기 웜 샤프트 측 단에서 길이방향으로 함몰되어 형성되는 제2 슬롯 중 하나 이상을 포함할 수 있다.
본 발명에 의하면, 모터 커플링을 구성하는 제1 및 제2 부재 사이에 개재되어 길이방향으로의 댐핑을 수행하는 제1 댐핑 부재가 구비됨으로써, 제1 및 제2 부재가 길이방향 충돌에 의한 소음 및 진동을 효과적으로 방지할 수 있다.
도 1은 본 발명의 실시예에 따른 전동식 파워 스티어링 장치의 모터 커플링이 적용되는 전동식 파워 스티어링 장치의 개략적인 사시도이다.
도 2는 본 발명의 실시예에 따른 전동식 파워 스티어링 장치의 모터 커플링이 장착된 상태를 보여주는 부분 단면도이다.
도 3은 본 발명의 실시예에 따른 전동식 파워 스티어링 장치의 모터 커플링의 분해 사시도이다.
도 4는 본 발명의 실시예에 따른 전동식 파워 스티어링 장치의 모터 커플링의 사시도이다.
이하에서 첨부된 도면을 참조하여 본 발명의 실시예에 대해 상세히 설명한다.
본 발명의 실시예에 따른 모터 커플링(100)은 차량의 전동식 파워 스티어링 장치에 적용될 수 있다.
도 1 및 도 2를 참조하면, 전동식 파워 스티어링 장치는 모터(20)의 동력을 동력을 스티어링 샤프트(1)로 전달할 수 있도록 형성된다.
전동식 파워 스티어링 장치는 모터(20)의 동력에 의해 회전하는 웜 샤프트(10)를 구비한다. 웜 샤프트(10)는 웜 기어(11)를 포함하고 스티어링 샤프트(1)에 형성되는 웜 휠(3)과 치합된다. 이때, 웜 샤프트(10)는 하우징(40) 내에 설치된다.
본 발명의 실시예에 따른 모터 커플링(100)은 모터 출력축(21)과 웜 샤프트(10)를 연결한다. 모터 커플링(100)은 모터(20)의 출력축(21)과 웜 샤프트(10)에 각각 체결되어 모터(20)의 동력을 웜 샤프트(10)로 전달하는 기능을 수행한다. 웜 샤프트(10)는 모터 커플링(100)을 통해 모터(20)의 출력축(21)에 동심으로 연결될 수 있다.
본 발명의 실시예에 따른 모터 커플링(100)은 동력 전달이 가능하도록 서로 체결되는 제1 및 제2 부재(110, 130)를 포함한다.
제1 부재(110)는 모터 출력축(21)과 함께 회전하도록 모터 출력축(21)에 연결될 수 있도록 형성된다. 예를 들어, 제1 부재(110)에 축 방향으로 통공(111)이 형성되고, 모터 출력축(21)이 이 통공(111)에 삽입되어 스플라인(spline) 결합됨으로써 제1 부재(110)와 모터 출력축(21)이 함께 회전하도록 서로 연결될 수 있다.
도 3 및 도 4를 참조하면, 제1 부재(110)는 몸체부(113)와 복수의 체결 돌기(115)를 포함할 수 있다. 몸체부(113)는 위에서 설명한 통공(111)이 형성되는 부분이며, 복수의 체결 돌기(115)는 몸체부(113)의 외면에서 반경 방향 외측으로 돌출되어 형성될 수 있다. 체결 돌기(115)는 도면에 도시된 바와 같이 4개일 수 있으나, 그 개수가 이에 한정되지는 않는다. 복수의 체결 돌기(115)는 원주 방향을 따라 등간격을 이루도록 방사상으로 배열될 수 있다. 이때, 복수의 체결 돌기(115)는 서로 다른 간격으로 배열될 수도 있다.
제2 부재(130)는 웜 샤프트(10)와 함께 회전하도록 웜 샤프트(10)에 연결될 수 있도록 형성된다. 예를 들어, 제2 부재(130)에 축 방향으로 통공(131)이 형성되고, 웜 샤프트(10)가 이 통공(131)에 삽입되어 스플라인 결합됨으로써 제2 부재(130)와 웜 샤프트(10)가 함께 회전하도록 서로 연결될 수 있다.
그리고 도 3을 참조하면, 제2 부재(130)는 제1 부재(110)의 몸체부(113)를 수용하는 수용 공간(133)을 형성한다. 수용 공간(133)은 모터(20)를 향하는 쪽에서부터 웜 샤프트(10)를 향하는 쪽으로 함몰되어 형성될 수 있다. 제1 부재(110)가 제2 부재(130)의 수용 공간(133)에 삽입되는 상태로 양자가 서로 체결될 수 있다.
제2 부재(130)는 제1 부재(110)의 복수의 체결 돌기(115)가 각각 삽입되는 복수의 수용 홈(135)을 포함한다. 수용 홈(135)은 체결 돌기(115)에 대응하는 위치 및 크기로 형성될 수 있다.
제1 부재(110)의 체결 돌기(115)가 제2 부재(130)의 수용 홈(135)에 삽입되는 상태로 양자가 서로 체결됨으로써, 모터(20)의 회전력이 제1 부재(110)를 통해 제2 부재(130)로 전달될 수 있다.
도 3을 참조하면, 제1 부재(110)와 제2 부재(130) 사이에 개재되어 길이방향(모터 커플링 및 웜 샤프트의 길이방향)으로의 댐핑을 수행하는 제1 댐핑 부재(151)가 구비된다. 즉, 제1 댐핑 부재(151)는 제1 부재(110)와 제2 부재(130)의 길이방향으로의 상대 이동이 있는 경우, 제1 부재(110)와 제2 부재(130)가 직접 충돌하는 것을 방지하여 댐핑이 이루어지도록 한다. 제1 댐핑 부재(151)는 제2 부재(130)의 내주면에 형성되는 걸림턱(132)과 제1 부재(110)의 웜 샤프트(10) 측 단부(112) 사이에 개재될 수 있다. 예를 들어, 제1 댐핑 부재(151)는 러버(rubber)와 같은 탄성을 가지는 재질로 링(ring) 형태를 가지도록 형성될 수 있다.
제1 댐핑 부재(151)가 구비됨으로써, 제1 및 제2 부재(110, 130) 사이의 길이방향 충돌로 인한 진동 및 소음을 방지할 수 있다.
한편, 도 3에 도시된 바와 같이, 제2 댐핑 부재(153)가 몸체부(113)에 설치될 수 있다. 예를 들어, 제2 댐핑 부재(153)는 몸체부(113)를 둘러싸는 링(ring) 형태를 가질 수 있으며, 러버(rubber)와 같은 탄성을 가지는 재질로 형성될 수 있다. 이때, 제2 댐핑 부재(153)는 반경 방향 댐핑이 가능하도록 제2 부재(130)의 수용 공간(133)을 형성하는 내면(136)과 원주 방향을 따라 접촉하도록 설치된다. 여기서 반경 방향은 모터 출력축(21) 및 웜 샤프트(10)의 축 방향에 대해 수직인 방향을 의미한다. 제2 댐핑 부재(153)에 의해 반경 방향 댐핑이 이루어짐으로써, 모터 출력축(21)과 웜 샤프트(10)의 축 중심이 어긋나는 경우에 이를 정해진 원 위치로 복귀시킬 수 있고, 일부 축 중심이 어긋난 상태를 흡수하여 회전력을 전달할 수 있다.
한편, 도 3에 도시된 바와 같이, 복수의 제3 댐핑 부재(155)가 복수의 체결 돌기(115)에 각각 설치될 수 있다. 예를 들어, 제3 댐핑 부재(155)는 체결 돌기(115)를 부분적으로 감싸는 고리 형태를 가질 수 있으며, 러버(rubber)와 같은 탄성을 가지는 재질로 형성될 수 있다.
이때, 제3 댐핑 부재(155)는 원주 방향 댐핑이 이루어질 수 있도록 수용 홈(135)을 형성하는 내면(135a)과 원주 방향으로 접촉하도록 설치된다. 이러한 제3 댐핑 부재(155)에 의해 원주 방향 댐핑이 이루어질 수 있다.
한편, 제1 부재(110)의 몸체부(113)에는 길이방향으로 형성되는 슬롯(117, 119)이 구비될 수 있다. 이 중 도면부호 117의 슬롯은 몸체부(113)의 양단 중 모터(20) 측 단(114)에서 길이방향으로 함몰되어 형성되며, 도면부호 119의 슬롯은 몸체부(113)의 웜 샤프트(10) 측 단(112)에서 길이방향으로 함몰되어 형성된다. 몸체부(113)에 슬롯(117, 119)이 구비되어 반경방향으로 변형이 가능해지고 그에 따라 제1 및 제2 부재(110, 130)의 체결이 쉬워지고 견고한 체결이 가능해진다.
이상에서 본 발명의 실시예를 설명하였으나, 본 발명의 권리범위는 이에 한정되지 아니하며 본 발명의 실시예로부터 본 발명이 속하는 기술분야에서 통상의 지식을 가진 자에 의해 용이하게 변경되어 균등한 것으로 인정되는 범위의 모든 변경 및 수정을 포함한다.
1: 스티어링 샤프트
10: 웜 샤프트
20: 모터
21: 모터 출력축
100: 모터 커플링
110: 제1 부재
111: 통공
113: 몸체부
115: 체결 돌기
130: 제2 부재
131: 통공
133: 수용 공간
135: 수용 홈
151: 제1 댐핑 부재
153: 제2 댐핑 부재
155: 제3 댐핑 부재
117, 119: 슬롯

Claims (4)

  1. 전동식 파워 스티어링 장치의 모터 출력축과 웜 샤프트를 연결하는 모터 커플링으로서,
    상기 모터 출력축과 함께 회전하도록 상기 모터 출력축에 연결될 수 있도록 형성되며 몸체부 및 상기 몸체부로부터 반경 방향 외측으로 돌출되는 복수의 체결 돌기를 포함하는 제1 부재,
    상기 웜 샤프트와 함께 회전하도록 상기 웜 샤프트에 연결될 수 있도록 형성되며 상기 몸체부를 수용하는 수용 공간을 형성하고 상기 복수의 체결 돌기가 각각 삽입되는 수용 홈을 포함하는 제2 부재,
    링 형태를 가지며 상기 제1 부재의 몸체부와 상기 제2 부재의 내주면에 형성되는 걸림턱 사이에 개재되어 길이방향으로의 댐핑을 수행하는 제1 댐핑 부재,
    상기 몸체부에 설치되며 반경 방향의 댐핑이 가능하도록 링 형태를 가지는 제2 댐핑 부재, 그리고
    상기 복수의 체결 돌기에 각각 설치되며 원주 방향의 댐핑이 가능하도록 고리 형태를 가지는 복수의 제3 댐핑 부재를 포함하고,
    상기 몸체부에는 길이방향으로 형성되는 슬롯이 구비되며,
    상기 슬롯은 상기 몸체부의 양단 중 상기 모터 측 단에서 길이방향으로 함몰되어 형성되는 제1 슬롯 및 상기 몸체부의 양단 중 상기 웜 샤프트 측 단에서 길이방향으로 함몰되어 형성되는 제2 슬롯 중 하나 이상을 포함하는 모터 커플링.
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* Cited by examiner, † Cited by third party
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JP2013173440A (ja) 2012-02-24 2013-09-05 Kyb Co Ltd 電動パワーステアリング装置、及びそれに用いられる軸連結器

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