KR102101652B1 - 전동 조향장치의 2단 커플링 구조 - Google Patents

Abstract

본 발명은 웜축와 연결되는 제1 커플러; 일측면이 모터와 연결되며 타측면은 상기 제1 커플러와 결합하는 제2 커플러; 및 상기 제1 커플러와 상기 제2 커플러 결합에 의해 형성되는 수용 공간에 삽입되는 삽입 부재를 포함하고, 상기 삽입 부재는, 강성 재질의 지지부재; 및 상기 지지부재와 연결된 탄성 재질의 완충부재를 포함하는 것을 특징으로 하는 전동 조향장치의 2단 커플링 구조를 제공하여, MDPS(Moter Driving Power Steering)의 회전방향 토크 전달 효율 증대로 MDPS 응답성능을 향상시키고, 웜축의 축방향 하중 제어를 통한 래틀소음(Rattle Noise)을 감소 또는 방지할 수 있는 효과가 있다.
또한, 축 방향 댐핑을 할 수 있는 탄성 재질의 완충부와 회전 방향의 강성을 증가시킬 수 있는 강성 재질의 지지부를 이중 사출을 통하여 이종재질에 대한 조립공정을 삭제하여 비용을 절감할 수 있는 효과가 있다.

Description

전동 조향장치의 2단 커플링 구조{Two Stage Coupling Structure of Moter Driven Steering Device}

본 발명은 전동 조향장치의 2단 커플링 구조에 관한 것으로서, 보다 상세하게는 축방향 댐핑을 할 수 있는 재질의 부재와 회전 방향의 강성을 증가시킬 수 있는 재질의 부재를 결합한 2단 커플링을 이용하여, MDPS(Moter Driving Power Steering)의 응답 성능을 향상시키고, 래틀소음(Rattle Noise)을 감소 또는 방지할 수 있는 전동 조향장치의 2단 커플링 구조에 관한 것이다.

일반적으로 전동 조향장치인 MDPS(Motor Driven Power Steering)는 유압을 이용하지 않고, 모터동력으로 조향 파워를 어시스트(assist)하는 방식이다. 이를 위해, MDPS는 ECU 제어로 동력을 발생하는 모터와, 모터를 통해 회전되는 웜축(Worm-Shaft)과 이에 치합된 웜휠(Worm Wheel)로 이루어진 감속기를 구비함으로써 모터동력으로 조타력을 어시스트(assist)하게 된다.

상기 모터와 상기 웜축은 별도의 연결부재인 커플러를 통해 연결되어 모터동력을 웜축으로 전달한다. 하지만, 상기와 같은 MDPS는 유압을 이용한 조향장치에 비해서 상대적으로 기계적 링크구조로만 구성됨으로써, 외부 노면 또는 충격하중의 입력에 대한 기계적 래틀소음(Rattle Noise)이 발생되기 쉬운 구조이다. 특히, 감속기를 구성하는 웜축과 웜휠의 베어링에선 외부 충격하중에 따른 유동에 의한 충격과 더불어 기계적인 링크연결구조의 내부 유동에 따른 충격음 등이 래틀소음(Rattle Noise)으로 발전되기 쉽다.

MDPS에는 래틀소음을 개선하거나 또는 완충하기 위해 고무재질의 커플링을 사용한다. 일례로 대한민국 공개특허 10-2012-0091379호는 고무재질의 삽입 부재를 이용한 커플링을 개시하고 있다.

그런데, 이러한 종래의 단순 고무재질의 커플링은 웜축의 축방향 댐핑 하중 제어 및 축의 미스 얼라인 보상에 좋은 재질이나, 고무의 탄성 변형으로 인한 모터 토크를 전달하는데 한계가 존재한다.

특히 모터 토크를 전달하는데 있어서 비틀림 방향의 강성이 요구되는데, 고무 재질의 커플링은 재질의 변형으로 인한 비틀림 강성이 취약하게 된다는 문제점이 있다.

본 발명은 상기한 문제점을 해결하기 위한 것으로, 축방향 댐핑을 할 수 있는 재질과 회전 방향의 강성을 증가시킬 수 있는 재질을 결합하여, MDPS(Moter Driving Power Steering)의 회전방향 토크 전달 효율 증대로 MDPS 응답성능을 향상시키고, 웜축의 축방향 하중 제어를 통한 래틀소음(Rattle Noise)을 감소 또는 방지할 수 있는 전동 조향장치의 2단 커플링 구조 제공하는 것을 그 목적으로 한다.

상기 목적을 달성하기 위한 본 발명은, 웜축과 연결되는 제1 커플러; 일측면이 모터와 연결되며 타측면은 상기 제1 커플러와 결합하는 제2 커플러; 및 상기 제1 커플러와 상기 제2 커플러의 결합에 의해 형성되는 수용 공간에 삽입되는 삽입 부재를 포함하고, 상기 삽입 부재는, 강성 재질의 지지부재; 및 상기 지지부재와 연결된 탄성 재질의 완충부재를 포함하는 것을 특징으로 하여 구성될 수 있다.

바람직하게는, 상기 지지부재는 고리 형상의 지지링과 상기 지지링으로부터 경방향으로 돌출된 결합부로 구성되며, 상기 완충부재는 상기 결합부에 삽입 설치되는 것을 특징으로 하여 구성될 수 있다.

바람직하게는, 상기 삽입 부재는, 상기 완충부재의 결합띠와 상기 지지부재의 결합부에 고정되는 것을 특징으로 하여 구성될 수 있다.

바람직하게는, 상기 제1 커플러와 상기 제2 커플러는 상호 결합에 의하여 내부에 분할된 복수의 수용 공간을 형성하며, 상기 완충부재는 복수로 마련되어 복수의 상기 수용 공간에 각각 삽입되는 것을 특징으로 하여 구성될 수 있다.

바람직하게는, 상기 완충부재는, 길이 방향의 양 측면에 표면으로부터 돌출되는 적어도 하나의 접촉 돌기가 형성되며, 상기 접촉 돌기는 상기 제1 커플러와 상기 제2 커플러의 내측면에 접촉되는 것을 특징으로 하여 구성될 수 있다.

바람직하게는, 상기 완충부재는 다각형의 형상을 가지는 것을 특징으로 하여 구성될 수 있다.

바람직하게는, 상기 삽입 부재는, 강성 재질의 상기 지지부재와 탄성 재질의 상기 완충부재가 이중 사출에 의하여 일체로 형성되는 것을 특징으로 하여 구성될 수 있다.

본 발명의 전동 조향장치의 2단 커플링 구조에 따르면, 축방향 댐핑을 할 수 있는 재질과 회전 방향의 강성을 증가시킬 수 있는 재질을 결합하여, MDPS(Moter Driving Power Steering)의 회전방향 토크 전달 효율 증대로 MDPS 응답성능을 향상시키고, 웜축의 축방향 하중 제어를 통한 래틀소음(Rattle Noise)을 감소 또는 방지할 수 있는 효과가 있다.

또한, 축 방향 댐핑을 할 수 있는 탄성 재질의 완충부와 회전 방향의 강성을 증가시킬 수 있는 강성 재질의 지지부를 이중 사출을 통하여 이종재질에 대한 조립공정을 삭제하여 비용을 절감할 수 있는 효과가 있다.

도 1은 본 발명의 바람직한 실시예에 따른 전동 조향장치의 2단 커플링 구조가 MDPS와 모터와의 결합을 나타내기 위한 분해사시도이다.
도 2은 본 발명의 바람직한 실시예에 따른 전동 조향장치의 2단 커플링 구조를 나타내기 위한 분해 사시도이다.
도 3는 본 발명의 바람직한 실시예에 따른 삽입 부재를 설명하기 위한 완충부재의 정면도(a)와 측면도(b)이고, 지지부재의 구성을 설명하기 위한 정면도(c)이다.
도 4은 도 3의 삽입 부재의 지지부재와 완충부재의 결합상태를 설명하기 위한 확대도(a)와 a-a 단면도(b)이다.

이하, 본 발명의 바람직한 실시예를 첨부된 도면들을 참조하여 본 발명의 실시예에 따른 전동 조향장치의 2단 커플링 구조를 상세히 설명한다. 우선 각 도면의 구성 요소들에 참조 부호를 부가함에 있어서, 동일한 구성 요소들에 대해서는 비록 다른 도면상에 표시되더라도 가능한 한 동일한 부호를 가지도록 하고 있음에 유의해야 한다. 또한, 이하에서 본 발명의 바람직한 실시예를 설명할 것이나, 본 발명의 기술적 사상은 이에 한정하거나 제한되지 않고 당업자에 의해 변형되어 다양하게 실시될 수 있음은 물론이다.

도 1은 본 발명의 바람직한 실시예에 따른 전동 조향장치의 2단 커플링 구조가 MDPS와 모터와의 결합을 나타내기 위한 분해사시도이다.

도 1을 참조하면, 삽입 부재(20)의 일측면은 모터(4)와 타측면은 MDPS(5)와 결합하며, 회전 방향의 토크와 축방향 하중을 지지한다.

도 2은 본 발명의 실시예에 따른 전동 조향장치의 2단 커플링 구조를 나타내는 분해 사시도이다.

도 2을 참조하면, 본 발명의 바람직한 실시예에 따른 전동 조향장치의 2단 커플링 구조(1)는 제1 커플러(Coupler)(10), 삽입 부재(20) 및 제2 커플러(30)를 포함한다.

제1 커플러(10)와 제2 커플러(30)는 서로 동일한 형상과 대응하는 구조인 요철 구조를 가지며, 서로 결합하는 형태를 가진다. 제1 커플러(10)는 동력전달을 위한 웜축(Worm Shaft)(3)과 결합하기 위한 축홀(12)이 뚫려 있으며, 삽입 부재(20)를 수용하기 위한 제1 삽입 부재 수용 공간(14)과 삽입 부재(20)를 지지하기 위한 제1 삽입 부재 지지부(16)와 지지부재(20)의 지지링(22c)를 고정하기 위한 제1 삽입 부재 고정부(18)를 가진다.

제2 커플러(30)는 제1 커플러(10)의 제1 삽입 부재 수용 공간(14)에 대응하는 제2 삽입 부재 수용 공간(34)과 삽입 부재를 지지하기 위한 제2 삽입 부재 지지부(36)를 가지며, 제2 삽입 부재 수용 공간(34)이 형성된 일측면은 제1 커플러(10)와 결합한다. 또한, 제2 커플러(30)는 모터(4) 측과 결합하기 위한 축홀(32)이 뚫려 있다.

삽입 부재(20)는 강성 재질의 지지부재(22)와 탄성 재질의 완충부재(24)로 구성된다. 삽입 부재(20)는 제1 커플러(10)쪽에서 제2 커플러(30)쪽으로 또는 그 역으로 동력을 전달한다.

제1 커플러(10)의 제1 삽입 부재 수용 공간(14)은 제1 커플러(10)에 동일한 간격으로 배치되며, 제1 커플러(10)와 제2 커플러(30)의 결합시 삽입 부재의 수용 공간(14)에 제2 삽입 부재 지지부(36)가 위치한다. 제1 삽입 부재 지지부(16)와 제2 삽입 부재 지지부(36)의 결합에 의해서 공간이 형성되며, 그 공간에 완충부재(24)가 위치한다. 삽입 부재의 완충부재(24)와 완충부재(24)사이에 위치한 지지부재(22)의 지지링(22c)은 제1 삽입 부재 고정부(18)에 결합하여 삽입 부재(20)를 고정시킨다.

제2 커플러(30)는 제1 커플러(10)와 대응하는 구조로 상기 설명과 동일한 구조를 가지며, 동일한 결합형태에 의하여 삽입 부재(20)를 고정시킨다.

도 3는 본 발명의 바람직한 실시예에 따른 삽입 부재를 설명하기 위한 정면도(a)와 측면도(b), 지지부재의 구성을 설명하기 위한 정면도(c)이다.

도 3를 참조하면, 삽입 부재(20)는 상기 제1 커플러(10)와 상기 제2 커플러(30)의 회전에 의하여 전달되는 토크에 대한 회전방향의 강성을 증가시키는 강성 재질의 지지부재(22)와 상기 지지부재(22)에 연결되어 상기 제1 커플러(10)와 상기 제2 커플러(30)의 축방향 하중을 지지하는 탄성 재질의 완충부재(24)로 구성된다.

상기 지지 부재(20)는 고리형상의 지지링(22c)과 상기 지지링(22c)의 외주부에 반지름방향으로 돌출 구비된 복수의 결합부(22b)를 포함하고, 상기 결합부(22b)의 측면는 결합홈(22a)이 형성된다. 본 발명의 바람직한 일 실시예로 지지링(22c)에 형성된 결합부(22b)는 등간격으로 배치될 수 있다. 또한 상기 지지링(22c)과 결합부(22b)는 일체로 형성된다. 삽입 부재(20)의 바람직한 일 실시예로 강성 재질의 지지부재(22)는 플라스틱으로 구성될 수 있으며, 탄성 재질의 완충부재(24)는 고무로 구성될 수 있다.

탄성 재질의 완충부재(24)는 적어도 하나 이상으로 구성되며, 지지부재(22)의 결합부(22b)에 고정된다. 제1,2 커플러(10,30)의 지지부(16,36)의 결합에 의해 형성되는 분할된 복수의 공간에 상기 복수의 완충부재(24)가 삽입된다. 완충부재(24)의 바람직한 일 실시예로 팔각모양의 단면으로 구성된 기둥의 형상으로 제1,2 커플러(10,30)와 결합할 수 있다. 상기 팔각 모양의 완충부재(24)는 회전 전달력을 증가시키는 효과가 있다.

완충부재(24)는 길이 방향의 양 측면에 표면으로부터 돌출되는 돌기(26)가 형성되며, 제1,2 커플러(10,30)의 내측면과 결합하여 결합력을 높이고, 제1,2 커플러와의 결합에 의해 모터(4)에서 발생되는 토크를 손실 없이 전달할 수 있다.

도 4은 도 3의 삽입 부재의 지지부재와 완충부재의 결합상태를 설명하기 위한 확대도(a)와 a-a단면의 단면도(b)이다.

도 4을 참조하면, 탄성 재질의 완충부재(24)는 강성 재질의 지지부재(22)의 결합부(22b)에 고정되어, 지지부재(22)와 일체로 동작한다. 바람직한 일 실시예로 완충부재(24)의 결합띠(28)가 각각 지지부재(22)에 형성된 결합홈(22a)과 결합하며, 이는 강성 재질의 지지부재(22)에 탄성 재질의 완충부재(24)가 이중 사출을 통하여 일체로 형성된다. 또한, 완충부재(24)와 지지부재(22)의 결합부(22b)는 동일한 면적으로 구성될 수 있다.

이와 같이, 본 발명의 2단 커플링 장치(1)에 의하면, 축 방향 댐핑을 할 수 있는 탄성 재질의 완충부재(24)와 회전 방향의 강성을 증가시킬 수 있는 강성 재질의 지지부재(22)를 결합하여, MDPS(Moter Driving Power Steering)(5)의 회전방향 토크 전달 효율 증대로 MDPS(5) 응답성능을 향상시키고, 웜축의 축방향 하중 제어를 통한 래틀소음(Rattle Noise)을 감소 또는 방지할 수 있는 효과가 있다.

또한, 축 방향 댐핑을 할 수 있는 탄성 재질의 완충부재(24)와 회전 방향의 강성을 증가시킬 수 있는 강성 재질의 지지부재(22)를 이중 사출을 통하여 이종재질에 대한 조립공정을 삭제하여 비용을 절감할 수 있는 효과가 있다.

1 : 전동 조향장치의 2단 커플링 구조
3 : 웜 샤프트
4 : 모터 5 : MDPS
10 : 제1 커플러 12 : 웜축과 결합하는 축홀
14 : 제1 삽입 부재 수용 공간
16 : 제1 삽입 부재 지지부
18 : 제1 삽입 부재 고정부
20 : 삽입 부재
22 : 지지부재 22a : 결합홈
22b : 결합부 22c : 지지링
24 : 완충부재
30 : 제2 커플러 32 : 모터 축과 결합하는 축홀
34 : 제2 삽입 부재의 수용 공간
36 : 제2 삽입 부재 지지부

Claims (7)

1. 웜축과 연결되는 제1 커플러과, 일측면이 모터와 연결되며 타측면은 상기 제1 커플러와 결합하는 제2 커플러 및, 상기 제1 커플러와 상기 제2 커플러의 결합에 의해 형성되는 수용 공간에 삽입되는 삽입 부재를 포함하고, 상기 삽입 부재는 강성 재질의 지지부재 및, 상기 지지부재와 연결된 탄성 재질의 완충부재를 포함하고, 상기 지지부재는 고리 형상의 지지링과, 상기 지지링으로부터 반지름 방향으로 돌출된 결합부로 구성되며, 상기 완충부재는 상기 결합부에 고정되고, 상기 완충부재에는 상기 완충부재의 상부와 하부를 연결하도록 결합띠가 형성되고, 상기 결합부에는 결합홈이 형성되어, 상기 완충부재가 상기 결합부에 고정될 때, 상기 결합띠가 상기 결합홈에 결합되며,
   상기 제1 커플러와 상기 제2 커플러는 상호 결합에 의하여 내부에 분할된 복수의 수용 공간을 형성하며, 상기 완충부재는 복수로 마련되어 복수의 상기 수용 공간에 각각 삽입되며, 상기 완충부재는 길이 방향의 양 측면에 표면으로부터 돌출되는 적어도 하나의 접촉 돌기가 형성되며, 상기 접촉 돌기는 상기 제1 커플러와 상기 제2 커플러의 내측면에 접촉되며, 상기 제1 커플러는 동력전달을 위한 웜축과 결합하기 위한 축홀이 뚫려 있고, 상기 삽입 부재를 수용하기 위한 제1 삽입 부재 수용 공간과, 상기 삽입 부재를 지지하기 위한 제1 삽입 부재 지지부와, 상기 지지링를 고정하기 위한 제1 삽입 부재 고정부를 가지며, 상기 완충부재와 상기 지지링은 상기 제1 삽입 부재 고정부에 결합되며, 상기 삽입 부재는 상기 지지부재와 상기 완충부재가 이중 사출에 의하여 일체로 형성되는 것을 특징으로 하는 전동 조향장치의 2단 커플링 구조.
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3. 삭제
4. 삭제
5. 삭제
6. 제1 항에 있어서,
   상기 완충부재는 다각형의 형상을 가지는 것을 특징으로 하는 전동 조향장치의 2단 커플링 구조.
7. 삭제

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