KR101904783B1 - 모터 - Google Patents

Abstract

본 발명에 의한 모터는 회전축; 상기 회전축이 삽입되는 홀을 포함하는 로터; 상기 로터의 외측에 배치되는 스테이터; 상기 로터 및 상기 스테이터를 수용하는 하우징; 상기 하우징에 결합되며 상기 회전축을 회전 가능하게 고정하는 축공을 갖는 내륜을 포함하는 베어링; 및 상기 회전축에 형성되며 상기 내륜의 일측에 배치되는 축 고정부를 포함한다.

Description

모터{Motor}

본 발명은 모터에 관한 것이다.

일반적으로 자동차의 조향의 안정성을 보장하기 위한 장치로 별도의 동력으로 보조하는 조향장치가 사용된다. 기존에는 이와 같은 보조 조향장치를 유압을 이용한 장치로 사용하였으나, 최근에는 동력의 손실이 적고 정확성이 우수한 전동식 조향장치(Electronic Power Steering System)가 사용된다.

상기와 같은 전동식 조향장치(EPS)는 차속센서, 토크 앵글센서 및 토크센서 등에서 감지한 운행조건에 따라 전자제어장치(ECU, Electronic Control Unit)에서 모터를 구동하여 선회 안정성을 보장하고 신속한 복원력을 제공함으로써 운전자로 하여금 안전한 주행이 가능하도록 한다.

이러한 EPS시스템은 운전자가 조향을 하기 위해 핸들을 조작하는 토크를 모터가 보조하여 줌으로써, 보다 적은 힘으로 조향작업을 할 수 있도록 하는데, 상기 모터로는 BLDC모터가 사용된다.

일반적으로, 상기 BLDC 모터는 하우징과, 커버부재의 결합으로, 모터의 외관을 형성하고, 상기 하우징의 내주면에는 스테이터가 마련되고, 상기 스테이터 중앙에는 상기 스테이터와의 전자기적 상호작용에 따라 회전 가능하게 설치되는 로터가 마련된다. 상기 로터는 회전축에 의해 회전 가능하게 지지되는데, 상기 회전축의 상부에는 차량의 조향축이 연결되어, 상기한 바와 같이 조향을 보조하는 동력을 제공한다.

한편, 상기 회전축은 상기 하우징의 바닥면에 설치되는 베어링에 의해 회전 가능하게 지지된다. 이때, 상기 회전축과 베어링은 상기 회전축의 지름을 상기 베어링의 내륜에 형성된 축공의 지름보다 다소 크게 형성하여, 상기 축공에 회전축을 억지 키워 맞춤 하여 결합한다.

이와 같은 부품 상호간 조립구조는 EPS 모터가 사용되는 환경에 따라, 요구되는 이탈력의 수준을 다양하게 형성할 수 있으나, 기본적으로 축 방향에 대한 이탈방지구조는 상기한 억지 끼워 맞춤량에 의존한다. 이러한 끼워 맞춤량의 최소값은 요구되는 이탈력보다는 커야 하며, 최대값은 베어링 내부의 클리어런스 값을 따른다. 따라서 요구되는 이탈력의 수준이 높을 경우, 끼워 맞춤량 만으로는 모터의 힘을 증가시키는데 한계가 있다는 문제가 있다.

본 발명은 끼워 맞춤에 의한 이탈력 수준보다 큰 출력에도 회전축과 베어링의 부품간 결합이 안정적으로 유지될 수 있도록 구조가 개선된 모터를 제공하는데 그 목적이 있다.

일실시예로서, 모터는 회전축; 상기 회전축이 삽입되는 홀을 포함하는 로터; 상기 로터의 외측에 배치되는 스테이터; 상기 로터 및 상기 스테이터를 수용하는 하우징; 상기 하우징에 결합되며 상기 회전축을 회전 가능하게 고정하는 축공을 갖는 내륜을 포함하는 베어링; 및 상기 회전축에 형성되며 상기 내륜의 일측에 배치되는 축 고정부를 포함한다.
모터의 상기 축 고정부는 상기 축공을 통과하여 상기 내륜으로부터 돌출된 상기 회전축의 단차부에 형성된다.
모터의 상기 축 고정부는 상기 단차부의 원주면 둘레에 3개가 일정한 간격으로 형성된다.
모터의 상기 축 고정부는 콕킹 지그를 이용하여 상기 단차부의 일부를 가압하여 형성된 압흔(壓痕)을 포함한다.
상기 축 고정부는 상기 베어링의 상기 내륜과 접촉되며, 상기 베어링에 대한 상기 회전축의 삽입 방향의 반대 방향으로 상기 회전축이 이탈되는 것을 방지하는 걸림턱을 형성한다.
상기 축 고정부는 상기 단차부를 소성 변형시켜 형성된다.

이상과 같은 본 발명에 따르면, 회전축과 베어링이 억지 끼워 맞춤 된 후, 소정 형상의 지그에 의해, 베어링 내륜의 축공을 관통한 회전축의 노출면이 콕킹에 의해 소성 변형되면서, 베어링의 내륜을 그립 하므로, 회전축의 출력량이 증가에 따른 힘이 증가하더라도, 베어링으로부터 회전축이 이탈되는 것을 방지할 수 있다.

도 1 및 도 2는 모터 하우징에 결합된 베어링에 압입 된 회전축에 콕킹 지그를 이용하여, 베어링을 통과한 회전축의 표면에 콕킹 공정으로 압흔을 형성하는 과정을 도시한 도면,
도 3은 도 1 및 도 2의 공정에 사용되는 콕킹 지그의 형상을 도시한 사시도, 그리고,
도 4는 도 1 및 도 2의 공정을 통해, 콕킹 공정으로 압흔이 형성된 회전축을 도시한 사시도 이다.

이하, 본 발명의 바람직한 일 실시예에 따른 EPS 모터를 도면을 참고하여 설명한다.

도 1 및 도 2는 본 발명에 따른 EPS 모터 하우징에 결합된 회전축에 압흔을 형성하여 축 지지부를 구성하는 과정을 도시한 도면이다.

도시된 바와 같이, 본 발명에 의한 EPS 모터는 미도시된 스테이터와 로터가 설치되는 모터 하우징(10), 회전축(20), 베어링(30)을 포함한다.

모터 하우징(10)은 대략 원통 형상으로 마련되며, 내주면에는 스테이터가 설치되고, 상기 스테이터의 중앙에는 로터가 회전 가능하게 설치된다.

회전축(20)은 상기 로터의 중앙에 압입 되며, 상기 회전축(20)의 양단은 상기 모터 하우징(10)의 중심축과 동축이 되도록 배치되어, 상기 로터의 회전에 연동하여 회전 가능하도록 설치된다. 상기 회전축(20)의 끝단에는 동력전달을 위한 기어부(20a)가 형성된다.
회전축(20)은 제1직경으로 형성되며 베어링(30)의 상측에 배치되는 제1몸체(27)와, 상기 제1직경보다 작으며 베어링(30)의 내륜의 내경에 대응되는 제2직경으로 형성되며 상기 베어링(30)의 내측에 배치되는 제2몸체(28)와, 상기 제2직경 보다 작은 제3직경으로 형성되며 베어링(30)을 통과한 영역 중 베어링(30)의 하측에 배치되는 제3몸체(29)를 포함할 수 있다.
그리고, 상기 제2몸체(28)와 상기 제3몸체(29)를 연결하는 단부가 구비될 수 있다.

베어링(30)은 상기 회전축(20)을 회전 가능하게 지지하기 위한 것으로, 외륜(31)은 상기 모터 하우징(10)의 일측 단부에 압입 고정되고, 내륜(32)은 상기 회전축(20)이 압입 결합된다. 한편, 상기 내륜(32)의 중앙에는 상기 회전축(20)이 압입 결합되는 축공(33)이 마련되는데, 상기 축공(33)의 지름은 상기 회전축(20)에 마련된 베어링 지지부(20b)의 지름과 대응되되, 상기 축공(33)의 지름이 다소 작게 형성될 수 있도록 한다. 이와 같은 구조에 따라, 상기 회전축(20)은 상기 축공(33)에 압입 결합될 경우, 상기 베어링 지지부(20b)와 축공(33) 사이의 억지 끼움력에 의해 축 방향 이탈이 억제될 수 있다.

한편, 도 1 및 도 2에 도시된 바와 같이 베어링(30)의 내륜(32)에 억지 끼워 맞춤 된 회전축(20)의 단부(21)에는 콕킹 지그(50)를 이용하여, 복수 개의 축 고정부(25)가 형성된다.

상기 콕킹 지그(50)는 도 3에 도시된 바와 같이, 지그 몸체를 형성하며, 프레스와 같은 가압수단에 연결되는 제 1 통부(51)와, 상기 제 1 통부(51)의 지름보다 작은 지름을 가지는 제 2 통부(52) 및 상기 제 2 통부(52)의 끝단면에 돌출 형성되는 콕킹 돌기(53)를 포함한다. 상기 콕킹 돌기(53)는 상기 제 1 및 제 2 통부(51)(52)에 가해지는 압력을 집중하여, 상기 단부(21)에 상기 콕킹 돌기(53)의 형상으로 압흔을 형성하는 역할을 수행한다. 상기 콕킹 돌기(53)의 개수는 필요에 따라 증감될 수 있는데, 본 발명의 바람직한 일 실시예에 따르면, 상기 콕킹 돌기(53)의 개수는 3개인 것이 좋으며, 각각의 콕킹 돌기(53)는 등 간격으로 마련되는 것이 좋다. 상기 콕킹 돌기(53)의 개수가 많아질 수록 회전축(20)에 더 많은 개수의 축 고정부(25)를 형성할 수 있으나, 지나치게 많은 수의 축 고정부(25)는 회전축(20)에 무리를 줄 수 있으므로, 3개 내지 4개 정도인 것이 바람직하다.

한편, 도 4에 도시된 바와 같이, 상기 단부(21)는 상기 회전축(20)의 상기 축공(33)을 통과하여 노출된 부분으로, 상기 기어부(20a)의 지름보다 작은 지름을 가지는 원통형 단차부로 마련된다. 상기 단부(21)는 상기 내륜(32)에 형성된 축공(33)을 통과하였기 때문에, 상기 내륜(32)과는 간섭됨 없이 노출된다.

이러한 단부(21)에 상기 콕킹 지그(50)를 이용하여, 콕킹 돌기(53)의 형상으로 압흔을 형성하면, 도시된 바와 같이, 상기 단부(21)의 콕킹 돌기(53)의 배치 위치와 동일한 위치에 압흔(壓痕)으로 형성되는 축 고정부(25)가 만들어질 수 있다.

상기한 바와 같이 축 고정부(25)를 회전축(20)의 단부(21)에 형성하면, 상기 축 고정부(25)가 상기 베어링(30)의 내륜(32)을 그립(grip)하여, 상기 회전축(20)의 삽입 방향의 반대 방향에 대해 걸림턱을 형성하여, 상기 회전축(20)이 베어링(30)으로부터 이탈하는 것을 방지할 수 있다. 따라서, EPS 모터의 힘을 증가시켜, 순간 토크가 회전력이 증가하더라도, 상기 회전축(20)이 베어링(30)으로부터 이탈하여 EPS 모터가 오작동하거나 고정이 발생하는 것을 방지할 수 있다.

이상에서 본 발명에 따른 실시예들이 설명되었으나, 이는 예시적인 것에 불과하며, 당해 분야에서 통상적 지식을 가진 자라면 이로부터 다양한 변형 및 균등한 범위의 실시예가 가능하다는 점을 이해할 것이다. 따라서, 본 발명의 진정한 기술적 보호 범위는 다음의 특허청구범위에 의해서 정해져야 할 것이다.

10; 모터 하우징 20; 회전축
21; 단부 25; 축 고정부
30; 베어링 31; 외륜
32; 내륜

Claims (8)

1. 회전축;
   상기 회전축이 삽입되는 홀을 포함하는 로터;
   상기 로터의 외측에 배치되는 스테이터;
   상기 로터 및 상기 스테이터를 수용하는 하우징;
   상기 하우징에 결합되며 상기 회전축을 회전 가능하게 고정하는 축공을 갖는 내륜을 포함하는 베어링; 및
   상기 회전축에 형성되며 상기 내륜의 일측에 배치되는 축 고정부를 포함하며,
   상기 회전축은,
   제1직경으로 형성되며 상기 베어링의 상측에 배치되는 제1몸체와, 상기 제1직경보다 작으며 상기 내륜의 내경에 대응되는 제2직경으로 형성되며 상기 베어링의 내측에 배치되는 제2몸체와, 상기 제2직경보다 작은 제3직경으로 형성되며 상기 베어링을 통과한 영역 중 상기 베어링의 하측에 형성되는 제3몸체를 포함하며,
   상기 회전축은 상기 제2몸체와 상기 제3몸체를 연결하는 단부를 더 포함하며,
   상기 축 고정부는 상기 단부의 일 영역에서 반경 방향으로 돌출되어 형성되며, 상면이 상기 베어링의 하면에 접촉되는 모터.
   
2. 제 1 항에 있어서,
   상기 단부는 상기 축공을 통과하여 외부에 노출되도록 형성되는 모터.
   
3. 제 2 항에 있어서,
   상기 축 고정부는 상기 단부의 원주면 둘레에 3개가 일정한 간격으로 형성되는 모터.
   
4. 제 2 항에 있어서,
   상기 축 고정부는 콕킹 지그를 이용하여 상기 단부의 일부를 가압하여 형성된 압흔(壓痕)을 포함하는 모터.
   
5. 제 1 항에 있어서,
   상기 축 고정부는 상기 베어링에 대한 상기 회전축의 삽입 방향의 반대 방향으로 상기 회전축이 이탈되는 것을 방지하는 걸림턱을 형성하는 모터.
   
6. 제2항에 있어서,
   상기 축 고정부는 상기 단부를 소성 변형시켜 형성된 모터.
   
7. 제1항에 있어서,
   상기 회전축의 끝단에는 상기 회전축의 회전력을 전달하는 기어부가 형성되고,
   상기 기어부의 지름은 상기 제3몸체의 지름 보다 크게 형성되는 모터.
   
   
   
8. 삭제

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