KR102219446B1 - 전동 유압식 조향장치의 모터 동력 전달장치 - Google Patents

전동 유압식 조향장치의 모터 동력 전달장치 Download PDF

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Abstract

전동 유압식 조향장치의 모터 동력 전달장치에 관한 발명이 개시된다. 본 발명에 따른 전동 유압식 조향장치의 모터 동력 전달장치는: 본 발명에 따른 전동 유압식 조향장치의 모터 동력 전달장치는: 모터축이 구비되고, 모터축을 통하여 동력을 전달하는 모터; 모터축의 동력을 전달받는 펌프축이 구비되고, 모터축으로부터 전달받은 모터의 동력을 통하여 작동유체를 송출하는 펌프; 및 차량의 주행 조건에 따라 모터의 구동을 제어하는 ECU;를 포함하고, 모터축과 펌프축은 회전 가능하게 서로 면접촉되고, 펌프축은 모터축의 회전에 의하여 같이 회전되는 것을 특징으로 한다.

Description

전동 유압식 조향장치의 모터 동력 전달장치{POWER TRANSMISSION APPARATUS OF MOTOR FOR ELECTRO-HYDRAULIC POWER STEERING}
본 발명은 전동 유압식 조향장치의 모터 동력 전달장치에 관한 것으로, 보다 상세하게는 모터축과 펌프축이 직접 면접촉하는 모터축과 펌프축을 통하여 모터의 동력이 펌프로 전달되는 전동 유압식 조향장치의 모터 동력 전달장치에 관한 것이다.
전동 유압식 조향장치(EHPS, Electro-Hydraulic Power Steering)은 모터펌프로 유압을 제공받는 방식의 조향장치이다. 전동 유압식 조향장치의 구동수단인 모터펌프유닛(MPU, Motor Pump Unit)은 전동모터, 유압펌프, ECU와 같이 3개의 주요 핵심부품으로 구성된다. 모터에서 발생된 동력은 유압펌프로 전달되는데 모터의 모터축과 유압펌프의 펌프축이 서로 커플러(Coupler)로 조립되어 동력을 전달하는 구조를 가진다.
커플러로 모터축과 펌프축을 서로 연결하는 구조의 경우 부품수가 늘어 조립구조 및 공정이 복잡해짐에 따라 원가가 상승하며, 모터축, 펌프축, 커플러 3개의 부품이 축 틀어짐 없이 정렬되기 위하여 높은 부품정밀도가 필요로 하기 때문에 가공 및 조립비용이 증가하는 문제점이 있다. 또한 모터축, 커플러, 펌프축 간의 누적 조립공차와 부품 간 동심도가 상이한 경우 동축 정렬이 되지 않아 소음 및 진동이 발생될 수 있다. 따라서 이를 개선할 필요성이 요청된다.
본 발명의 배경기술은 대한민국 공개특허공보 제2014-0110536호(2014.04.15 공개, 발명의 명칭: 유압 어큐뮬레이터 일체형 EHPS장치 및 그 제어 방법)에 개시되어 있다.
본 발명은 상기와 같은 문제점을 해결하기 위하여 안출한 것으로, 본 발명의 목적은 커플러 없이 모터축과 펌프축이 서로 면접촉을 하여 동력전달이 가능한 구조를 가질 수 있게 하는 전동 유압식 조향장치의 모터 동력 전달장치를 제공하는 것이다.
본 발명에 따른 전동 유압식 조향장치의 모터 동력 전달장치는: 모터축이 구비되고, 상기 모터축을 통하여 동력을 전달하는 모터; 상기 모터축의 동력을 전달받는 펌프축이 구비되고, 상기 모터축으로부터 전달받은 상기 모터의 동력을 통하여 작동유체를 송출하는 펌프; 및 차량의 주행 조건에 따라 상기 모터의 구동을 제어하는 ECU;를 포함하고, 상기 모터축과 상기 펌프축은 회전 가능하게 서로 면접촉되고, 상기 펌프축은 상기 모터축의 회전에 의하여 같이 회전된다.
본 발명에서 상기 모터축은 단면의 형상이 D자 형으로 형성되고, 모터축 평면부가 형성되는 모터축 가공부를 구비하고, 상기 펌프축은 상기 모터축 평면부에 면접촉될 수 있도록 단면의 형상이 D자 형으로 형성되고, 펌프축 평면부가 형성되는 펌프축 가공부를 구비한다.
본 발명에서 상기 모터축 평면부의 내측 단부에 형성되는 모터축 모서리부와, 상기 펌프축 평면부의 내측 단부에 형성되는 펌프축 모서리부는, 곡면으로 형성된다.
본 발명에서 상기 모터축에는 상기 모터축의 지름방향으로 오목하게 제1홈부가 형성되고, 상기 펌프축에는 상기 펌프축의 지름방향으로 상기 제1홈부에 삽입되는 제1돌기부가 돌출 형성되어, 상기 제1홈부와 상기 제1돌기부가 요철 형태로 결합된다.
본 발명에서 상기 모터축에는 상기 모터축의 길이방향으로 오목하게 제2홈부가 형성되고, 상기 펌프축에는 상기 제2홈부에 삽입되는 제2돌기부가 상기 펌프축의 길이방향으로 돌출 형성되어, 상기 제2홈부와 상기 제2돌기부가 요철 형태로 결합된다.
본 발명에 따른 전동 유압식 조향장치의 모터 동력 전달장치는 모터축과 펌프축을 서로 직접 면접촉시킴으로써 별도의 커플러 없이 모터의 동력을 펌프에 전달하여 동력 손실 발생을 감소시킬 수 있다.
본 발명에 따르면 모터축과 펌프축을 연결하는 기존의 커플러를 제거함으로써 원가 상승을 억제하고, 조립 공정을 단순화하여 생산성을 향상시킬 수 있다.
본 발명에 따르면 모터축과 펌프축이 서로 요철 형태로 결합되어 조립 편차 등으로 인하여 발생되는 축 진동을 감소시킬 수 있다.
도 1은 본 발명에 따른 전동 유압식 조향장치의 모터 동력 전달장치를 개략적으로 나타내는 분해 사시도이다.
도 2는 본 발명의 일 실시예에 따른 전동 유압식 조향장치의 모터 동력 전달장치에서 모터축과 펌프축을 개략적으로 나타내는 부분 확대도이다.
도 3은 본 발명의 일 실시예에 따른 모터축과 펌프축의 체결 전을 개략적으로 나타내는 사시도이다.
도 4는 본 발명의 일 실시예에 따른 모터축과 펌프축의 체결 상태를 개략적으로 나타내는 측단면도이다.
도 5는 본 발명의 다른 실시예에 따른 모터축과 펌프축의 체결 전을 개략적으로 나타내는 사시도이다.
도 6은 본 발명의 다른 실시예에 따른 모터축과 펌프축의 체결 상태를 개략적으로 나타내는 평단면도이다.
도 7은 본 발명의 또 다른 실시예에 따른 모터축과 펌프축의 체결 전을 개략적으로 나타내는 사시도이다.
도 8은 본 발명의 또 다른 실시예에 따른 모터축과 펌프축의 체결 상태를 개략적으로 나타내는 평단면도이다.
이하 첨부된 도면들을 참조하여 본 발명의 실시예에 따른 전동 유압식 조향장치의 모터 동력 전달장치를 설명한다. 이 과정에서 도면에 도시된 선들의 두께나 구성요소의 크기 등은 설명의 명료성과 편의상 과장되게 도시되어 있을 수 있다. 또한, 후술되는 용어들은 본 발명에서의 기능을 고려하여 정의된 용어들로서, 이는 사용자, 운용자의 의도 또는 관례에 따라 달라질 수 있다. 그러므로 이러한 용어들에 대한 정의는 본 명세서 전반에 걸친 내용을 토대로 내려져야 할 것이다.
도 1은 본 발명에 따른 전동 유압식 조향장치의 모터 동력 전달장치를 개략적으로 나타내는 분해 사시도이다.
도 1을 참조하면, 본 발명에 따른 전동 유압식 조향장치(EHPS, Electro-Hydraulic Power Steering)은 펌프(20)로 유압을 제공받는 방식의 조향장치이다. 전동 유압식 조향장치는 벨트로 구동되는 방식이 아니기 때문에, 펌프를 보다 자유롭게 설치할 수 있고 배치가 용이할 수 있다. 그리고 모터(10)의 전압 제어로 펌프의 토출량을 변화시킬 수 있으므로 차량의 주행 상태에 맞추어 제어할 수 있다.
본 발명에 따른 전동 유압식 조향장치의 모터 동력 전달장치는 모터(10), 펌프(20), ECU(30)를 포함한다. 모터(10)는 일단(도 1 기준 상단)에 모터축(11)이 구비되고, 모터축(11)을 통하여 동력을 펌프(20)로 전달한다. 펌프(20)는 모터축(11)과 연결되는 펌프축(21)을 일측(도 1 기준 하측)에 구비한다. 펌프축(21)은 모터축(11)과 면접촉되어 모터(10)의 동력을 전달받는다. 펌프(20)는 모터축(11)으로 통하여 펌프축(21)에 전달된 동력에 의하여 작동유체를 송출한다. ECU(30)(Electronic Control unit, 전자제어장치)은 차량의 주행 조건에 따라 모터(10)의 구동을 제어한다. ECU(30)는 모터(10)의 전압을 제어하여 펌프(20)에서 작동유체를 토출하는 양을 조절함으로써, 차량의 주행 상태에 맞게 제어한다. 펌프(20)는 체결부재(50)에 의하여 모터(10)가 설치된 하우징에 고정된다. 모터(10)가 설치된 하우징은 커버(40)에 의하여 폐쇄되어 이물질 등의 유입을 차단한다.
도 2는 본 발명의 일 실시예에 따른 전동 유압식 조향장치의 모터 동력 전달장치에서 모터축과 펌프축을 개략적으로 나타내는 부분 확대도이다.
도 2를 참조하면, 모터축(11)에는 단면의 형상이 D자 형으로 가공되어 형성되는 모터축 가공부(12)가 구비되고, 펌프축(21)에는 모터축 가공부(12)에 대응되게 단면의 형상의 D자 형으로 가동되는 펌프축 가공부(22)가 형성된다. 모터축 가공부(12)와 펌프축 가공부(22)에서 서로 대면되는 면은 각각 모터축 평면부와 펌프축 평면부이다. 모터축 평면부의 반대면은 곡면으로 형성되는 모터축 모서리부이고, 펌프축 평면부의 반대면은 곡면으로 형성되는 펌프축 모서리부이다. 모터축 평면부와 펌프축 평면부가 서로 면접촉되어, 모터축 가공부(11)와 펌프축 가공부(21)은 단면의 형상이 원형으로 이루게 된다.
따라서 모터축 가공부(12)의 모터축 평면부와 펌프축 가공부(22)의 펌프축 평면부는 서로 직접 면접촉되고, 모터축(11)의 통하여 전달되는 모터(10)의 동력은 모터축 평면부와 펌프축 평면부가 서로 면접촉된 모터축 가공부(12)와 펌프축 가공부(22)를 통하여 펌프(20)로 전달된다. 모터축 가공부(12)와 펌프축 가공부(22)가 서로 직접 면접촉되어 모터(10)의 동력이 전달되므로, 동력 손실이 감소될 수 있다.
도 3은 본 발명의 일 실시예에 따른 모터축과 펌프축의 체결 전을 개략적으로 나타내는 사시도이다.
도 3을 참조하면, 모터축 가공부(12)에서 D자 형으로 가공이 끝나는 지점인 모터축 평면부의 내측 단부에는 모터축 모서리부(13)가 형성된다. 모터축 모서리부(13)는 모터축 가공부(12)의 형성에 의하여 'ㄴ'자로 형성되는 모서리부에 곡면으로 형성된다. 펌프축 가공부(22)에서 D자 형으로 가공이 끝나는 지점인 펌프축 평면부의 내측 단부에는 펌프축 모서리부(23)가 형성된다. 펌프축 모서리부(23)는 펌프축 가공부(22)의 형성에 의하여 'ㄱ'자로 형성되는 모서리부에 곡면으로 형성된다. 곡면으로 형성되는 모터축 모서리부(13)와 펌프축 모서리부(23)에 의하여, 모터축 가공부(12)와 펌프축 가공부(22)에서 균열이 발생되는 것을 방지할 수 있고, 각각 모터축(11)과 펌프축(21)의 강도를 보강할 수 있다.
도 4는 본 발명의 일 실시예에 따른 모터축과 펌프축의 체결 상태를 개략적으로 나타내는 측단면도이다.
도 4를 참조하면, 모터축(11)의 단부에 형성된 모터축 가공부(12)와 펌프축(21)의 단부에 형성된 펌프축 가공부(22)이 서로 직접 면접촉된다. 모터축(11)을 통하여 전달된 모터(10)의 동력은 서로 면접촉하는 모터축 가공부(12)와 펌프축 가공부(22)를 통하여 동력의 손실 없이 펌프(20)로 전달될 수 있다. 이때 축회전하는 모터축(11)과 펌프축(21)은 각각 곡면으로 형성된 모터축 모서리부(13)와 펌프축 모서리부(23)를 통하여 D자 형으로 가공된 모서리부에 균열이 발생하는 것을 방지할 수 있다.
다음으로 본 발명의 다른 실시예에 따른 모터축(11)과 펌프축(21)의 구조를 살펴본다.
본 발명의 다른 실시예에 따른 전동 유압식 조향장치의 모터 동력 전달장치에서 도시번호가 상기에서 설명한 본 발명의 일 실시예에 따른 전동 유압식 조향장치의 모터 동력 전달장치와 같은 것은 상기에서 설명한 것으로 대신한다.
도 5는 본 발명의 다른 실시예에 따른 모터축과 펌프축의 체결 전을 개략적으로 나타내는 사시도이다.
도 5를 참조하면, 모터축 가공부(12)에는 모터축(11)의 지름방향(도 5 참조 A 방향)으로 오목하게 제1홈부(14)가 형성되고, 펌프축 가공부(22)에는 펌프축(21)의 지름방향(도 5 참조 A 방향)으로 제1돌기부(24)가 돌출 형성된다.
제1홈부(14)와 제1돌기부(24)는 서로 요철 형태로 결합되고, 제1홈부(14)가 형성되지 않은 모터축 가공부(12)의 면과 제1돌기부(24)가 형성되지 않은 펌프축 가공부(22)는 서로 면접촉한다.
도 6은 본 발명의 다른 실시예에 따른 모터축과 펌프축의 체결 상태를 개략적으로 나타내는 평단면도이다.
도 6을 참조하면, 제1홈부(14)와 제1돌기부(24)는 서로 요철 형태로 결합되고, 제1홈부(14)가 형성되지 않은 모터축 가공부(12)의 면과 제1돌기부(24)가 형성되지 않은 펌프축 가공부(22)는 서로 면접촉하는 상태에서, 모터축(11)과 펌프축(21)은 모터(10)의 동력에 의하여 회전한다.
제1홈부(14)와 제1돌기부(24)는 서로 요철 형태로 결합됨으로써, 모터축(11)과 펌프축(21) 사이에서 축편심에 의한 떨림이 발생되는 것을 방지할 수 있게 된다. 따라서 모터축(11)과 펌프축(21) 사이에 축진동과 소음 발생을 방지할 수 있게 된다.
다음으로 본 발명의 또 다른 실시예에 따른 모터축(11)과 펌프축(21)의 구조를 살펴본다.
본 발명의 또 다른 실시예에 따른 전동 유압식 조향장치의 모터 동력 전달장치에서 도시번호가 상기에서 설명한 본 발명의 일 실시예에 따른 전동 유압식 조향장치의 모터 동력 전달장치와 같은 것은 상기에서 설명한 것으로 대신한다.
도 7은 본 발명의 또 다른 실시예에 따른 모터축과 펌프축의 체결 전을 개략적으로 나타내는 사시도이다.
도 7을 참조하면, 모터축 가공부(12)에는 모터축(11)의 길이방향(도 7 참조 B 방향)으로 오목하게 제2홈부(15)가 형성되고, 펌프축 가공부(22)에는 펌프축(21)의 길이방향(도 7 참조 B 방향)으로 제2돌기부(25)가 돌출 형성된다. 제2홈부(15)와 제2돌기부(25)는 각각 모터축 가공부(12)와 펌프축 가공부(22)의 중심부에 형성된다.
제2홈부(15)와 제2돌기부(25)는 서로 요철 형태로 결합되고, 제2홈부(15)가 형성되지 않은 모터축 가공부(12)의 면과 제2돌기부(25)가 형성되지 않은 펌프축 가공부(22)는 서로 면접촉한다.
도 8은 본 발명의 또 다른 실시예에 따른 모터축과 펌프축의 체결 상태를 개략적으로 나타내는 평단면도이다.
도 8을 참조하면, 제2홈부(15)와 제2돌기부(25)는 서로 요철 형태로 결합되고, 제2홈부(15)가 형성되지 않은 모터축 가공부(12)의 면과 제2돌기부(25)가 형성되지 않은 펌프축 가공부(22)는 서로 면접촉하는 상태에서, 모터축(11)과 펌프축(21)은 모터(10)의 동력에 의하여 회전한다.
제2홈부(15)와 제2돌기부(25)는 서로 요철 형태로 결합됨으로써, 모터축(11)과 펌프축(21) 사이에 축편심에 의한 떨림이 발생되는 것을 방지할 수 있게 된다. 따라서 모터축(11)과 펌프축(21) 사이에서 축진동과 소음 발생을 방지할 수 있게 된다.
본 발명에 따른 전동 유압식 조향장치의 모터 동력 전달장치는 모터축(11)과 펌프축(21)을 서로 직접 면접촉시킴으로써 별도의 커플러 없이 모터(10)의 동력을 펌프(20)에 전달하여 동력 손실 발생을 감소시킬 수 있다.
본 발명에 따르면 모터축(11)과 펌프축(21)을 연결하는 기존의 커플러를 제거함으로써 원가 상승을 억제하고, 조립 공정을 단순화하여 생산성을 향상시킬 수 있다.
본 발명에 따르면 모터축(11)과 펌프축(21)이 제1홈부(14)와 제1돌기부(24), 또는 제2홈부(15)와 제2돌기부(25)에 의하여 서로 요철 형태로 결합되어 조립 편차 등으로 인하여 발생되는 축 진동을 감소시킬 수 있다.
본 발명은 도면에 도시되는 일 실시예를 참고로 하여 설명되었으나 이는 예시적인 것에 불과하며 당해 기술이 속하는 분야에서 통상의 지식을 가진 자라면 이로부터 다양한 변형 및 균등한 타 실시예가 가능하다는 점을 이해할 것이다. 따라서 본 발명의 진정한 기술적 보호범위는 아래의 특허청구범위에 의해서 정하여져야 할 것이다.
10: 모터 11: 모터축
12: 모터축 가공부 13: 모터축 모서리부
14: 제1홈부 15: 제2홈부
20: 펌프 21: 펌프축
22: 펌프축 가공부 23: 펌프축 모서리부
24: 제1돌기부 25: 제2돌기부
30: ECU 40: 커버
50: 체결부재

Claims (5)

  1. 모터축이 구비되고, 상기 모터축을 통하여 동력을 전달하는 모터;
    상기 모터축의 동력을 전달받는 펌프축이 구비되고, 상기 모터축으로부터 전달받은 상기 모터의 동력을 통하여 작동유체를 송출하는 펌프; 및
    차량의 주행 조건에 따라 상기 모터의 구동을 제어하는 ECU;를 포함하고,
    상기 모터축과 상기 펌프축은 회전 가능하게 서로 면접촉되고, 상기 펌프축은 상기 모터축의 회전에 의하여 같이 회전되고,
    상기 모터축은 단면의 형상이 D자 형으로 형성되고, 모터축 평면부가 형성되는 모터축 가공부를 구비하고,
    상기 펌프축은 상기 모터축 평면부에 면접촉될 수 있도록 단면의 형상이 D자 형으로 형성되고, 펌프축 평면부가 형성되는 펌프축 가공부를 구비하고,
    상기 모터축에는 상기 모터축의 지름방향으로 오목하게 제1홈부가 형성되고,
    상기 펌프축에는 상기 펌프축의 지름방향으로 상기 제1홈부에 삽입되는 제1돌기부가 돌출 형성되어,
    상기 제1홈부와 상기 제1돌기부가 요철 형태로 결합되고,
    상기 제1홈부가 형성되지 않은 상기 모터축 가공부의 면과 상기 제1돌기부가 형성되지 않은 상기 펌프축 가공부는 서로 면접촉하는 것을 특징으로 하는 전동 유압식 조향장치의 모터 동력 전달장치.
  2. 삭제
  3. 제1항에 있어서,
    상기 모터축 평면부의 내측 단부에 형성되는 모터축 모서리부와,
    상기 펌프축 평면부의 내측 단부에 형성되는 펌프축 모서리부는,
    곡면으로 형성되는 것을 특징으로 하는 전동 유압식 조향장치의 모터 동력 전달장치.
  4. 삭제
  5. 삭제
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