KR102291099B1 - 차량의 파워 스티어링 장치 - Google Patents

차량의 파워 스티어링 장치 Download PDF

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KR102291099B1
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남양넥스모 주식회사
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Abstract

입력축 및 피니언축을 모터 및 감속기의 외부에서 결합할 수 있는 차량의 파워 스티어링 장치가 제공된다.
이를 위해, 본 발명에 따른 차량의 파워 스티어링 장치는, 중공의 회전축을 가지는 모터와, 상기 회전축의 상기 중공을 관통하고 상단부가 상기 모터의 상단으로 돌출 배치되는 입력축과, 상기 모터의 하단에 결합되어 상기 입력축의 하단부가 하단으로 돌출 배치되고 상기 회전축의 회전속도를 감속하여 상기 입력축에 전달하는 감속기와, 외주에 피니언 기어가 형성된 피니언축과, 상기 입력축의 하단부와 상기 피니언축의 상단부를 결합하는 결합핀을 포함한다.

Description

차량의 파워 스티어링 장치{POWER STEERING APPARATUS FOR VEHICLE}
본 발명은 차량의 파워 스티어링 장치에 관한 것으로서, 보다 상세하게는 모터를 이용한 차량의 파워 스티어링 장치에 관한 것이다.
일반적으로 차량의 스티어링 시스템은 운전자가 스티어링 휠을 좌우 회전시키는 방향으로 차륜을 조향하는 시스템으로서, 상기 스티어링 휠이 상단에 설치되는 조향축과, 상기 조향축의 하단에 유니버셜 조인트를 통해 결합된 인터미디어트 샤프트와, 상기 인터미디어트 사프트의 하단에 유니버셜 조인트를 통해 결합된 피니언축과, 상기 피니언축에 형성된 피니언에 치합하는 랙을 가지는 스티어링 기어를 포함한다.
운전자가 상기 스티어링 휠을 회전시키면, 상기 조향축, 상기 인터미디어트 샤프트 및 상기 피니언축이 상기 스티어링 휠과 같은 방향으로 함께 회전되고, 이에 따라 상기 스티어링 기어에 포함된 랙바가 좌우 직선 이동되어서, 상기 랙바에 양단에 각각 결합된 타이로드가 차륜의 휠에 결합된 너클을 회전시키는 것에 의해, 상기 차륜이 상기 스티어링 휠의 회전방향으로 조향되는 것이다.
한편, 운전자가 상기 스티어링 휠을 회전시킬 때, 적은 힘으로 회전시킬 수 있도록, 상기 조향 시스템에는 파워 스티어링 장치가 설치된다.
상기 파워 스티어링 장치는, 운전자가 상기 조향축을 회전시킬 때 상기 조향축의 회전각을 검출하는 조향각 센서의 검출값에 따라, 상기 피니언축에 설치된 전동 모터가 제어되어 상기 전동 모터가 상기 피니언축을 회전시킴으로써, 운전자는 적은 힘으로도 상기 스티어링 휠을 회전시킬 수 있다.
상기 전동 모터를 이용한 파워 스티어링 장치가 설치된 차량의 스티어링 시스템의 일례로서, 대한민국 등록특허공보 제10-1713265(2017.03.07. 공고일)(이하, '종래 기술'이라 함)에는 유성기어가 구비된 감속기 및 이를 포함하는 자동차의 조향장치가 개시되어 있다.
상기 종래 기술은 입력축과, 상기 입력축에 토션바를 매개로 연결되는 피니언축을 포함하는데, 상기 입력축과 상기 피니언축을 먼저 일체로 결합한 후, 이 일체로 결합된 상기 입력축 및 상기 피니언축을 모터 및 감속기의 내부에 회전 가능하게 설치하였다.
이와 같이, 상기 종래 기술은 상기 입력축 및 상기 피니언축을 먼저 결합한 후, 상기 모터 및 상기 감속기의 내부에 회전 가능하게 설치하여야 하였으므로, 상기 입력축 및 상기 피니언축의 설치작업이 복잡한 문제점이 있었다.
대한민국 등록특허공보 제10-1713265(2017.03.07. 공고일)
본 발명이 해결하려는 과제는, 입력축 및 피니언축을 모터 및 감속기의 외부에서 결합할 수 있는 차량의 파워 스티어링 장치를 제공하는 것이다.
본 발명이 해결하려는 다른 과제는, 파워 스티어링 장치를 스티어링 기어에 쉽게 결합할 수 있는 차량의 파워 스티어링 장치를 제공하는 것이다.
본 발명의 과제는 이상에서 언급한 과제로 제한되지 않으며, 언급되지 않은 또 다른 과제들은 아래의 기재로부터 당업자에게 명확하게 이해될 수 있을 것이다.
상기 과제를 달성하기 위하여, 본 발명에 따른 차량의 파워 스티어링 장치는, 모터, 입력축, 감속기, 피니언축 및 결합핀으로 구성된다. 상기 모터는 중공의 회전축을 가진다. 상기 입력축은 상기 회전축의 상기 중공을 관통한다. 상기 입력축의 상단부는 상기 모터의 상단으로 돌출 배치된다. 상기 감속기는 상기 모터의 하단에 결합된다. 상기 감속기의 하단에는 상기 입력축의 하단부가 돌출 배치된다. 상기 감속기는 상기 회전축의 회전속도를 감속하여 상기 입력축에 전달한다. 상기 피니언축의 외주에는 피니언 기어가 형성된다. 상기 결합핀은 상기 입력축의 하단부와 상기 피니언축의 상단부를 결합한다.
본 발명에 따른 차량의 파워 스티어링 장치에는 마운팅 하우징이 더 구성될 수 있다. 상기 마운팅 하우징은 상기 감속기의 하단에 결합될 수 있다. 상기 마운팅 하우징은 상기 입력축 및 상기 피니언축의 결합부분을 감쌀 수 있다. 상기 입력축의 하단부 및 상기 피니언축의 상단부에는 각각 결합핀 결합홀이 형성될 수 있다. 각각의 상기 결합핀 결합홀에는 상기 결합핀이 삽입되어 결합될 수 있다. 각각의 상기 결합핀 결합홀은 반경방향으로 통하게 형성될 수 있다. 상기 마운팅 하우징에는 결합핀 통과홀이 형성될 수 있다. 상기 결합핀 통과홀은 각각의 상기 결합핀 결합홀과 대응되는 위치에 형성되어서, 상기 결합핀을 각각의 상기 결합핀 결합홀에 결합할 때 상기 결합핀은 상기 결합핀 통과홀을 통과할 수 있다. 상기 결합핀 통과홀은 반경방향으로 통하게 형성될 수 있다.
상기 감속기의 커버 중심에는 마운팅 하우징 결합부가 하측으로 돌출 형성될 수 있다. 상기 마운팅 하우징 결합부에는 상기 입력축이 관통할 수 있다. 상기 마운팅 하우징은 상기 마운팅 하우징 결합부에 결합될 수 있다.
상기 마운팅 하우징 및 상기 마운팅 하우징 결합부는 복수개의 볼트(B4)를 통해 결합될 수 있다. 상기 마운팅 하우징 및 상기 마운팅 하우징 결합부 각각에는 복수개의 볼트 체결부가 형성될 수 있다. 상기 복수개의 볼트 체결부에는 상기 복수개의 볼트가 각각 축방향으로 체결될 수 있다.
본 발명에 따른 차량의 파워 스티어링 장치에는 제1 베어링이 더 구성될 수 있다. 상기 제1 베어링은 상기 피니언축을 상기 마운팅 하우징의 중심에 하측으로 돌출 형성된 베어링 결합부에 회전 가능하게 결합할 수 있다.
본 발명에 따른 차량의 파워 스티어링 장치에는 제2 베어링 및 제3 베어링이 더 구성될 수 있다. 상기 제2 베어링은 상기 입력축을 상기 마운팅 하우징 결합부 내측에 회전 가능하게 결합할 수 있다. 상기 제3 베어링은 상기 입력축을 상기 모터의 커버 중심에 상측으로 돌출 형성된 베어링 결합부 내측에 회전 가능하게 결합할 수 있다.
상기 감속기는 기어조립체를 가질 수 있다. 상기 기어조립체는 복수개의 기어로 구성되어 상기 회전축의 회전속도를 감속하여 상기 입력축에 전달할 수 있다. 상기 복수개의 기어는 유성기어 또는 하모닉 기어일 수 있다.
상기 제1 베어링이 회전 가능하게 결합되는 상기 베어링 결합부의 외주면에는 파워 스티어링 장치 장착부의 내주면에 형성된 나사산과 나사결합되는 나사산이 형성될 수 있다.
기타 실시예의 구체적인 사항들은 상세한 설명 및 도면들에 포함되어 있다.
본 발명에 따른 차량의 파워 스티어링 장치는, 입력축의 하단부가 감속기의 하측으로 돌출 배치되고, 피니언축의 상단부는 입력축의 하단부에 결합핀을 통해 결합되기 때문에, 모터 및 감속기의 외부에서 상기 피니언축을 상기 입력축에 쉽게 결합할 수 있는 효과가 있다.
또한, 본 발명에 따른 차량의 파워 스티어링 장치는, 마운팅 하우징에 형성된 베어링 결합부의 외주면에는 나사산이 형성되어 있기 때문에, 상기 나사산이 스티어링 기어 하우징의 파워 스티어링 장치 장착부 내주면에 형성된 나사산에 나사결합되므로, 브라켓과 같은 별도의 장착부재 없이 상기 파워 스티어링 장치 장착부에 설치될 수 있는 효과도 있다.
본 발명의 효과는 이상에서 언급한 효과로 제한되지 않으며, 언급되지 않은 또 다른 효과들은 청구범위의 기재로부터 당업자에게 명확하게 이해될 수 있을 것이다.
도 1은 본 발명의 실시예에 의한 차량의 파워 스티어링 장치가 설치된 차량의 조향 시스템을 나타내는 사시도,
도 2는 도 1에 도시된 파워 스티어링 장치가 스티어링 기어에서 분리된 상태를 나타내는 사시도,
도 3은 도 1에 도시된 파워 스티어링 장치의 분해 사시도,
도 4는 도 1에 도시된 파워 스티어링 장치의 측단면도,
도 5a 내지 도 5d는 본 발명의 실시예에 의한 차량의 파워 스티어링 장치의 조립과정을 나타내는 도면이다.
이하, 본 발명의 실시예에 의한 차량의 파워 스티어링 장치를 도면들을 참고하여 설명하도록 한다.
도 1은 본 발명의 실시예에 의한 차량의 파워 스티어링 장치가 설치된 차량의 조향 시스템을 나타내는 사시도, 도 2는 도 1에 도시된 파워 스티어링 장치가 스티어링 기어에서 분리된 상태를 나타내는 사시도이다.
도 1 및 도 2를 참조하면, 본 발명의 실시예에 의한 차량의 파워 스티어링 장치(400)가 설치된 차량의 조향 시스템(1)은, 스티어링 컬럼(100)과, 조향축(200)과, 인터미디어트 사프트(300)와, 파워 스티어링 장치(400)와, 스티어링 기어(500)를 포함할 수 있다.
스티어링 컬럼(100)의 외주에는 브라켓이 설치될 수 있고, 상기 브라켓은 차체에 결합되어 스티어링 컬럼(100)을 지지할 수 있다. 스티어링 컬럼(100)은 조향축(200)을 회전 가능하게 지지할 수 있다.
조향축(200)은 스티어링 컬럼(100)을 상하로 관통할 수 있다. 조향축(200)의 상단은 스티어링 컬럼(100)의 상단으로 돌출 배치될 수 있고, 조향축(200)의 하단은 스티어링 컬럼(100)의 하단으로 돌출 배치될 수 있다.
조향축(200)의 상단에는 차량의 차륜을 조향하기 위해 운전자가 손으로 잡는 스티어링 휠(미도시)이 결합될 수 있다.
조향축(200)의 하단은 유니버셜 조인트(310)를 통해 인터미디어트 샤프트(300)와 결합될 수 있다. 즉, 인터미디어트 샤프트(300)의 상단은 유니버셜 조인트(310)를 통해 조향축(200)의 하단과 결합될 수 있다.
인터미디어트 샤프트(300)의 하단은 유니버셜 조인트(320)를 통해 파워 스티어링 장치(400)의 입력축(420)과 결합될 수 있다. 즉, 파워 스티어링 장치(400)의 입력축(420)은 파워 스티어링 장치(400)의 상단으로 돌출 배치되어서, 인터미디어트 샤프트(300)의 하단에 유니버셜 조인트(320)를 통해 결합될 수 있다.
파워 스티어링 장치(400)의 하단에는 피니언축(440)이 돌출 배치될 수 있다. 피니언축(440)의 외주에는 피니언 기어(441)이 형성될 수 있다. 피니언축(440)은 스티어링 기어(500)의 하우징(510) 내부로 삽입될 수 있고, 이러한 상태에서 피니언 기어(441)은 스티어링 기어(500)의 하우징(510) 내부에 좌우로 이동가능하게 배치된 랙바(520)에 형성된 랙(미도시)과 치합할 수 있다.
랙바(520)의 좌우양단에는 각각 타이로드(530, 540)가 결합될 수 있다. 타이로드(530, 540)는, 좌측 차륜의 너클에 연결되는 좌측 타이로드(530)와, 우측 차륜의 너클에 연결되는 우측 타이로드(540)를 포함할 수 있다.
피니언축(440)이 일방향으로 회전되는 경우 랙바(520)가 좌측으로 직선 이동될 수 있고, 이에 따라 좌측 타이로드(530) 및 우측 타이로드(540)가 좌측으로 직선 이동되어 좌우측 차륜에 각각 결합된 너클을 좌측으로 회전시키는 것에 의해, 좌우측 차륜은 좌측으로 조향될 수 있다.
또한, 피니언축(440)이 타방향으로 회전되는 경우 랙바(520)가 우측으로 직선 이동될 수 있고, 이에 따라 좌측 타이로드(530) 및 우측 타이로드(540)가 우측으로 직선 이동되어 좌우측 차륜에 각각 결합된 상기 너클을 우측으로 회전시키는 것에 의해, 좌우측 차륜은 우측으로 조향될 수 있다.
아래에서는 파워 스티어링 장치(400)의 구조에 대해 도 3 및 도 4를 참조하여 자세하게 설명하기로 한다.
도 3은 도 1에 도시된 파워 스티어링 장치의 분해 사시도, 도 4는 도 1에 도시된 파워 스티어링 장치의 측단면도이다.
도 3 및 도 4를 참조하면, 본 발명의 실시예에 의한 차량의 파워 스티어링 장치(400)는, 모터(410), 입력축(420), 감속기(430), 피니언축(440) 및 결합핀(450)을 포함할 수 있다.
모터(410)는 전기에너지에 의해 구동되는 전동 모터일 수 있다. 모터(410)는 중공의 회전축(411)을 가질 수 있다. 회전축(411)의 중공은 축방향으로 길게 형성될 수 있다. 회전축(411)은 상하로 길게 형성될 수 있고, 회전축(411)의 중공은 상하로 길게 형성될 수 있다.
입력축(420)은 회전축(411)의 상기 중공을 관통할 수 있다. 입력축(420)은 상하로 길게 형성될 수 있다. 입력축(420)의 상단부는 모터(410)의 상단으로 돌출 배치될 수 있다.
입력축(420)이 모터(410)의 회전축(411)을 관통되게 설치된 상태에서, 회전축(411) 및 입력축(420)은 서로 독립적으로 회전 가능할 수 있다. 즉, 입력축(420)은 회전축(411)의 상기 중공을 관통하되, 회전축(411)에 대해 회전 가능할 수 있다.
모터(410)는, 상하단이 각각 개구된 모터 하우징(412)과, 모터 하우징(412)의 개구된 상단을 덮는 모터 커버(413)를 포함할 수 있다. 모터 하우징(412) 및 모터 커버(413)는 모터(410)의 외관을 형성할 수 있다. 모터 하우징(412)은 상하단이 각각 개구된 원통형으로 형성될 수 있고, 모터 커버(413)는 하단이 개구된 원통형으로 형성되어 모터 하우징(412)의 개구된 상단을 덮을 수 있다.
모터 하우징(412)의 상단부 및 모터 커버(413)의 하단부는 복수개의 볼트(B1)를 통해 체결될 수 있다. 모터 하우징(412)의 상단부 외주와 모터 커버(413)의 하단부 외주 각각에는 복수개의 볼트(B1)가 각각 체결되는 복수개의 볼트 체결부(412A, 413A)가 형성될 수 있다. 복수개의 볼트 체결부(412A, 413A)에는 복수개의 볼트(B1)가 각각 축방향으로 체결될 수 있다. 복수개의 볼트 체결부(412A, 413A)는 반경방향으로 돌출 형성될 수 있다. 복수개의 볼트 체결부(412A, 413A)는 원주방향으로 서로 이격되어 배치될 수 있다.
복수개의 볼트 체결부(412A, 413A)는, 모터 하우징(412)의 상단부 외주에 원주방향으로 서로 이격되어 형성된 복수개의 제1 볼트 체결부(412A)와, 모터 커버(413) 하단부 외주에 원주방향으로 서로 이격되어 형성된 복수개의 제2 볼트 체결부(413A)를 포함할 수 있다. 복수개의 제1 볼트 체결부(412A) 및 복수개의 제2 볼트 체결부(413A)는 복수개의 제1 볼트(B1)를 통해 일대일로 체결될 수 있다.
제1 볼트 체결부(412A) 및 제2 볼트 체결부(413A)는 서로 동일한 개수로 형성될 수 있고, 본 실시예에서 제1 볼트 체결부(412A) 및 제2 볼트 체결부(413A)는, 원주방향으로 120도 간격으로 형성되어서, 3개씩 형성된다.
입력축(420)의 상단부는 모터(410)의 모터 커버(413) 중심을 관통하여 모터(410)의 상측으로 돌출 배치될 수 있다.
감속기(430)는 모터(410)의 하단에 결합될 수 있다. 감속기(430)의 하단에는 입력축(420)의 하단부가 돌출 배치될 수 있다.
감속기(430)는, 상하단이 각각 개구된 감속기 하우징(431)과, 감속기 하우징(431)의 개구된 하단을 덮는 감속기 커버(432)를 포함할 수 있다. 감속기 하우징(431) 및 감속기 커버(432)는 감속기(430)의 외관을 형성할 수 있다. 감속기 하우징(431)은 상하단이 각각 개구된 원통형으로 형성될 수 있고, 감속기 커버(432)는 상단이 개구된 원통형으로 형성되어 감속기 하우징(431)의 개구된 하단을 덮을 수 있다.
감속기 하우징(431) 및 감속기 커버(432)는 복수개의 볼트(B2)를 통해 체결될 수 있다. 감속기 하우징(431)의 외주와 감속기 커버(432)의 외주 각각에는 복수개의 볼트(B2)가 각각 체결되는 복수개의 볼트 체결부(431A, 432A)가 형성될 수 있다. 복수개의 볼트 체결부(431A, 432A)에는 복수개의 볼트(B2)가 각각 축방향으로 체결될 수 있다. 복수개의 볼트 체결부(431A, 432A)는 반경방향으로 돌출 형성될 수 있다. 복수개의 볼트 체결부(431A, 432A)는 원주방향으로 서로 이격되어 배치될 수 있다.
복수개의 볼트 체결부(431A, 432A)는, 감속기 하우징(431)의 외주에 원주방향으로 서로 이격되어 형성된 복수개의 제3 볼트 체결부(431A)와, 감속기 커버(432)의 외주에 원주방향으로 서로 이격되어 형성된 복수개의 제4 볼트 체결부(432A)를 포함할 수 있다. 복수개의 제3 볼트 체결부(431A) 및 복수개의 제4 볼트 체결부(432A)는 복수개의 제2 볼트(B2)를 통해 일대일로 체결될 수 있다.
제3 볼트 체결부(431A) 및 제4 볼트 체결부(432A)는 서로 동일한 개수로 형성될 수 있고, 본 실시예에서 제3 볼트 체결부(431A) 및 제4 볼트 체결부(432A)는, 원주방향으로 120도 간격으로 형성되어서, 3개씩 형성된다.
입력축(420)의 하단부는 감속기(430)의 감속기 커버(432) 중심을 관통하여 감속기(430)의 하측으로 돌출 배치될 수 있다.
또한, 모터 하우징(412)의 개구된 하단과 감속기 하우징(431)의 개구된 상단은 서로 접촉되게 배치될 수 있다. 모터 하우징(412)의 하단부와 감속기 하우징(431)은 복수개의 볼트(B3)를 통해 체결될 수 있다. 모터 하우징(412)의 하단부 외주에는 복수개의 볼트 체결부(412B)가 형성될 수 있다. 복수개의 볼트 체결부(412B)는 반경방향으로 돌출 형성될 수 있다. 복수개의 볼트 체결부(412B)는 원주방향으로 서로 이격되어 배치될 수 있다. 복수개의 볼트 체결부(412B, 431A)에는 복수개의 볼트(B3)가 각각 축방향으로 체결될 수 있다.
복수개의 볼트 체결부(412B)는 모터 하우징(412)의 하단부 외주에 원주방향으로 서로 이격되어 형성된 복수개의 제5 볼트 체결부(412B)로 명명될 수 있다. 또한, 감속기 하우징(431) 외주에 원주방향으로 서로 이격되어 형성된 복수개의 제3 볼트 체결부(431A)는 감속기 하우징(431)의 상단에서 하단까지 연장되어 형성될 수 있다. 복수개의 제3 볼트 체결부(431A) 및 복수개의 제5 볼트 체결부(412B)는 복수개의 제3 볼트(B3)를 통해 일대일로 체결될 수 있다.
본 실시에에서 제5 볼트 체결부(412B)는, 원주방향으로 120도 간격으로 형성되어서, 3개가 형성된다.
감속기(430)는 회전축(411)의 회전속도를 감속하여 입력축(420)에 전달할 수 있다. 감속기(430)는 내부에 배치된 기어조립체(433)를 통해 회전축(411)의 회전속도를 감속하여 입력축(420)에 전달할 수 있다.
기어조립체(433)는 복수개의 기어로 구성될 수 있다. 여기서, 상기 복수개의 기어는 유성기어 또는 하모닉 기어일 수 있다.
기어조립체(433)는 회전축(411)의 외주에 결합되고 외주에 기어치가 형성된 선기어(미도시)와, 감속기 하우징(431) 내측에 결합되고 내주에 기어치가 형성된 링기어(미도시)와, 상기 선기어 및 상기 링기어 사이에 배치되는 복수개의 유성기어(미도시)와, 상기 복수개의 유성기어를 연결하는 캐리어(433A)를 포함할 수 있다.
상기 복수개의 유성기어는 상기 선기어의 외주를 따라 서로 이격되어 배치될 수 있다. 상기 링기어는 원주방향으로 회전되지 않게 감속기 하우징(431) 내측에 고정될 수 있다. 상기 복수개의 유성기어 각각은 외주에 기어치가 형성될 수 있고, 상기 복수개의 유성기어 각각의 외주에 형성된 기어치는 상기 선기어의 기어치 및 상기 링기어의 기어치에 맞물릴 수 있다. 캐리어(433A)는 상기 복수개의 유성기어와 결합되고 입력축(420)의 외주에 결합될 수 있다.
따라서, 모터(410)의 회전축(411)이 회전되면, 상기 선기어가 회전축(411)과 같은 방향으로 회전될 수 있고, 이에 따라 상기 복수개의 유성기어는 상기 선기어와 반대방향으로 회전될 수 있다. 캐리어(433A)는 상기 복수개의 유성기어와 결합되어 있기 때문에, 상기 복수개의 유성기어가 회전될 때 복수개의 유성기어와 같은 방향으로 회전되어서 입력축(420)을 회전시킬 수 있다.
피니언축(440)의 외주에는 피니언 기어(441)가 형성될 수 있다. 피니언 기어(441)는 스티어링 기어(500)의 하우징(510) 내부에 좌우방향으로 직선 이동가능하게 구비된 랙바(520)의 랙과 치합할 수 있다.
결합핀(450)은 입력축(420)의 하단부와 피니언축(440)의 상단부를 결합할 수 있다. 즉, 결합핀(450)은, 피니언축(440)의 상단부를 감속기(430)의 하단으로 돌출 배치된 부분인 입력축(420)의 하단부에 결합할 수 있다. 따라서, 모터(410) 및 감속기(430)의 외부에서 피니언축(440)을 입력축(420)에 쉽게 결합할 수 있다.
본 실시예에서는 피니언축(440)의 상단에 축방향으로 홈이 형성되고, 입력축(420)의 하단부는 입력축(420)이 나머지 부분에 비해 직경이 작게 형성되어서, 입력축(420)의 하단부가 피니언축(440)의 상단에 형성된 상기 홈으로 삽입되어 결합된다. 다만, 입력축(420)의 하단에 축방향으로 홈이 형성될 수도 있고, 이 경우, 피니언축(440)의 상단이 입력축(420)의 하단에 형성된 상기 홈에 삽입되어 결합될 수도 있다.
본 발명의 실시예에 의한 차량의 파워 스티어링 장치(400)는 마운팅 하우징(460)을 더 포함할 수 있다.
마운팅 하우징(460)은 감속기(430)의 하단에 결합될 수 있다. 마운팅 하우징(460)은 입력축(420) 및 피니언축(440)의 결합부분을 감쌀 수 있다. 마운팅 하우징(460)은 입력축(420) 및 피니언축(440)의 결합부분이 외부에서 보이지 않게 할 수 있다.
입력축(420)의 하단부 및 피니언축(440)의 상단부에는 각각 결합핀 결합홀(422, 442)이 형성될 수 있다. 각각의 결합핀 결합홀(422, 442)에는 결합핀(450)이 삽입되어 결합됨으로써, 입력축(420)의 하단부와 피니언축(440)의 상단부는 결합핀(450)을 통해 결합될 수 있다. 결합핀 결합홀(422, 442) 각각은 입력축(420)의 하단부 외주와 피니언축(440)의 상단부 외주에 반경방향으로 통하게 형성될 수 있다.
결합핀 결합홀(422, 442)은, 입력축(420)의 하단부 외주에 반경방향으로 통하게 형성되는 제1 결합핀 결합홀(422)과, 피니언축(440)의 상단부 외주에 반경방향으로 통하게 형성되는 제2 결합핀 결합홀(442)을 포함할 수 있다.
제1 결합핀 결합홀(422)은 입력축(420)의 하단부 외주 양측으로 통하게 형성될 수 있고, 제2 결합핀 결합홀(442)은 피니언축(400)의 상단부 외주 양측으로 통하게 형성될 수 있다.
마운팅 하우징(460)에는 각각의 결합핀 결합홀(422, 442)과 대응되는 위치에 결합핀 통과홀(462)이 형성될 수 있다. 결합핀 통과홀(462)은 마운팅 하우징(460)의 외주에 반경방향으로 통하게 형성될 수 있다. 입력축(420)의 하단부와 피니언축(440)의 상단부를 결합핀(450)을 통해 서로 결합할 때, 결합핀(450)은 결합핀 통과홀(462)을 통과하여 각각의 결합핀 결합홀(422, 442)로 삽입될 수 있다. 즉, 작업자는 피니언축(440)의 상단부에 형성된 상기 홈에 입력축(420)의 하단부를 끼운 후, 마운팅 하우징(460)의 외부에서 결합핀 통과홀(462)을 통해 결합핀(450)을 각각의 결합핀 결합홀(422, 442)에 삽입하여서, 피니언축(440)의 상단부를 입력축(420)의 하단부에 결합할 수 있다.
제1 결합핀 결합홀(422)은 입력축(420)의 하단부 외주 양측으로 통하게 형성되고, 제2 결합핀 결합홀(442)은 피니언축(400)의 상단부 외주 양측으로 통하게 형성되는데 반해, 결합핀 통과홀(462)은 마운팅 하우징(460)의 외주 일측에만 반경방향으로 통하게 형성될 수 있다.
감속기 커버(432) 중심에는 마운팅 하우징 결합부(432B)가 하측으로 돌출 형성될 수 있다. 마운팅 하우징 결합부(432B)에는 입력축(420)이 상하로 관통할 수 있다. 마운팅 하우징(460)은 마운팅 하우징 결합부(432B)에 복수개의 볼트(B4)를 통해 결합될 수 있다.
마운팅 하우징(460) 및 마운팅 하우징 결합부(432B) 각각에는 복수개의 볼트 체결부(463, 432C)가 형성될 수 있다. 복수개의 볼트 체결부(463, 432C)는 마운팅 하우징(460)의 외주 및 마운팅 하우징 결합부(432B)의 외주에 반경방향으로 돌출 형성될 수 있다. 복수개의 볼트 체결부(463, 432C)는 원주방향으로 서로 이격되어 배치될 수 있다. 복수개의 볼트 체결부(463, 432C)에는 복수개의 볼트(B4)가 각각 축방향으로 체결될 수 있다.
복수개의 볼트 체결부(463, 432C)는, 마운팅 하우징(460)의 외주에 원주방향으로 서로 이격되어 형성되는 복수개의 제6 볼트 체결부(463)와, 마운팅 하우징 결합부(432B)의 외주에 원주방향으로 서로 이격되어 형성되는 복수개의 제7 볼트 체결부(432B)를 포함할 수 있다.
복수개의 제6 볼트 체결부(463) 및 복수개의 제7 볼트 체결부(432B)는 복수개의 제4 볼트(B4)를 통해 일대일로 체결될 수 있다.
제6 볼트 체결부(463) 및 제7 볼트 체결부(432B)는 서로 동일한 개수로 형성될 수 있고, 본 실시예에서 제6 볼트 체결부(463) 및 제7 볼트 체결부(432B)는, 원주방향으로 120도 간격으로 형성되어서, 3개씩 형성된다.
본 발명의 실시예에 의한 차량의 파워 스티어링 장치(400)는 제1 베어링(471)을 더 포함할 수 있다. 마운팅 하우징(460)의 중심에는 원형의 베어링 결합부(461)가 하측으로 돌출 형성될 수 있고, 제1 베어링(471)은 피니언축(440)을 베어링 결합부(461)에 회전 가능하게 결합할 수 있다. 본 실시에에서는 제1 베어링(471)이 베어링 결합부(461)의 축방향 끝단에 배치되어, 제1 베어링(471)의 외륜이 베어링 결합부(461)의 축방향 끝단에 결합되고, 제1 베어링(471)의 내륜은 피니언축(440)의 외주에 결합된다. 다만, 제1 베어링(471)은 베어링 결합부(461)의 내부에 삽입 배치될 수도 있고, 이 경우 제1 베어링(471)의 외륜은 베어링 결합부(461)의 내주면에 결합될 수 있고, 제1 베어링(471)의 내륜은 피니언축(440)의 외주에 결합될 수 있다.
베어링 결합부(461)의 외주면에는 나사산이 형성될 수 있다. 도 1 및 도 2에 참조된 바와 같이, 스티어링 기어(500)의 하우징(510)에는 파워 스티어링 장치 장착부(511)가 형성될 수 있고, 파워 스티어링 장치 장착부(511)의 내주면에는 나사산이 형성될 수 있다. 베어링 결합부(461)의 외주면에 형성된 상기 나사산은 파워 스티어링 장치 장착부(511)의 내주면에 형성된 상기 나사산과 나사결합되어서, 본 발명의 실시예에 의한 파워 스티어링 장치(400)는 별도의 브라켓 없이 스티어링 기어(500)의 파워 스티어링 장치 장착부(511)에 설치될 수 있다.
또한, 본 발명의 실시예에 의한 차량의 파워 스티어링 장치(400)는 제2 베어링(472)을 더 포함할 수 있다. 제2 베어링(472)은 입력축(420)을 마운팅 하우징 결합부(432B) 내측에 회전 가능하게 결합할 수 있다. 제2 베어링(472)은 마운팅 하우징 결합부(432B)의 내부에 삽입 배치되어서, 제2 베어링(472)의 외륜은 마운팅 하우징 결합부(432B)의 내주면에 결합될 수 있고, 제2 베어링(472)의 내륜은 입력축(420)의 외주에 결합될 수 있다.
또한, 본 발명의 실시예에 의한 차량의 파워 스티어링 장치(400)는 제3 베어링(473)을 더 포함할 수 있다. 모터 커버(413) 중심에는 베어링 결합부(413B)가 상측으로 돌출 형성될 수 있다. 제3 베어링(473)은 입력축(420)을 베어링 결합부(413B) 내측에 회전 가능하게 결합할 수 있다. 제3 베어링(473)은 베어링 결합부(413B)의 내부에 삽입 배치되어서, 제3 베어링(473)의 외륜은 베어링 결합부(413B)의 내주면에 결합될 수 있고, 제3 베어링(473)의 내륜은 입력축(420)의 외주에 결합될 수 있다.
상기 제1 베어링(471), 제2 베어링(472) 및 제3 베어링(473)은 링형의 외륜과 링형의 내륜 사이에 복수개의 볼이 원주방향을 따라 배치된 볼베어링으로 형성될 수 있다.
아래에서는, 본 발명의 실시예에 의한 차량의 파워 스티어링 장치(400)의 조립과정을 도 5a 내지 도 5d를 참조하여 설명하기로 한다.
도 5a 내지 도 5d는 본 발명의 실시예에 의한 차량의 파워 스티어링 장치의 조립과정을 나타내는 도면이다.
도 5a 및 도 5b를 참조하면, 모터 하우징(412)에 모터 커버(413)를 결합하여 모터 하우징(412)의 개방된 상단을 모터 커버(413)가 덮고, 모터 하우징(412)에 감속기 하우징(431)을 결합한다. 이러한 상태에서는, 모터(410)의 회전축(411)의 외주에는 상기 선기어가 결합된 상태이고, 감속기 하우징(431)의 내주면에는 상기 링기어가 결합된 상태이며, 상기 복수개의 유성기어는 상기 선기어 및 상기 링기어 사이에 접속된 상태이다.
이후에, 입력축(420)의 외주에 캐리어(433A)를 결합한 후, 입력축(420)을 회전축(411)의 중공에 관통시킨다. 이러한 상태에서는 입력축(420)의 상단은 모터 커버(413) 중심을 관통하여 모터(410)의 상측으로 돌출 배치된다. 또한, 이러한 상태에서는 캐리어(433A)는 상기 복수개의 유성기어와 결합된다.
이후에, 감속기 하우징(431)에 감속기 커버(432)를 결합하여 감속기 하우징(431)의 개방된 하단을 감속기 커버(432)로 덮는다. 이러한 상태에서는 입력축(420)의 하단은 감속기 커버(432)를 관통하여 감속기(430)의 하측으로 돌출 배치된다.
도 5c를 참조하면, 이후에 감속기 커버(432) 중심에 하측으로 돌출 형성된 마운팅 하우징 결합부(432B)에 마운팅 하우징(460)을 결합한다.
도 3, 도 4 및 도 5d를 참조하면, 이후에 피니언축(440)의 상단에 형성된 홈에 입력축(420)의 하단부를 삽입한다. 이러한 상태에서는 입력축(420)의 하단부 및 피니언축(440)의 상단부에 각각 형성된 결합핀 결합홀(422, 442)이 서로 일치된다.
이후에, 마운팅 하우징(460)에 형성된 결합핀 통과홀(462)을 통해 결합핀(450)을 통과시켜서, 결합핀(450)을 결합핀 결합홀(422, 442)에 끼움으로서, 피니언축(440)의 상단부가 입력축(420)의 하단부에 결합되어, 본 발명의 실시예에 의한 차량의 파워 스티어링 장치(400)의 조립이 완료된다.
한편, A회사는 입력축(420)을 제조하여 B회사에 제공할 수 있고, 상기 B회사는 상기 A회사로부터 입력축(420)을 제공받아 도 5a 내지 도 5c에서 설명한 제조공정을 실시한 후 도 5c에 도시된 상태의 모터 감속기를 제조하여 상기 A회사에 제공할 수 있다. 이후에, 상기 A회사는 상기 B회사로부터 도 5c에 도시된 상태의 상기 모터 감속기를 제공받아 피니언축(440)의 상단부를 결합핀(450)을 통해 입력축(420)의 하단부에 결합함으로써, 도 5d에 도시된 바와 같은 차량의 파워 스티어링 장치(400)의 조립을 완료할 수 있다. 이때, 상기 A회사가 피니언축(440)의 상단부를 결합핀(450)을 통해 입력축(420)의 하단부에 쉽게 결합할 수 있도록 하기 위해, 상기 B회사에서 상기 A회사로 제공되는 도 5c와 같은 상태의 상기 모터 감속기의 마운팅 하우징(460)에는 결합핀 통과홀(462)이 형성되는 것이다.
한편, 본 발명의 실시예에 의한 차량의 파워 스티어링 장치(400)가 설치되는 차량의 조향 시스템(1)에는, 조향축(200)의 회전각을 검출하는 조향각 센서(미도시)와, 상기 조향각 센서의 검출값에 따라 모터(410)를 제어하는 컨트롤러(미도시)를 더 포함할 수 있다.
상기와 같이 구성되는 본 발명의 실시예에 의한 차량의 파워 스티어링 장치(400)가 설치된 차량의 조향 시스템(1)의 동작을 도 1 내지 도 4를 참조하여 설명하면 다음과 같다.
운전자가 조향축(200)의 상단에 결합된 상기 스티어링 휠을 손으로 잡고 좌측 또는 우측으로 회전시키면, 상기 조향각 센서는 조향축(200)의 회전각을 검출하여 검출값을 상기 컨트롤러로 입력하고, 상기 컨트롤러는 상기 조향각 센서로부터 입력되는 상기 검출값에 따라 모터(410)를 제어하여 모터(410)의 회전축(411)을 회전시킬 수 있다.
이와 같이, 모터(410)의 회전축(411)이 회전되면, 회전축(411)에 결합된 상기 선기어가 회전되고, 이에 따라 상기 선기어의 외주에 치합된 상기 복수개의 유성기어가 회전되며, 상기 복수개의 유성기어와 결합된 캐리어(433A)가 회전된다.
이와 같이, 캐리어(433A)가 회전되면, 캐리어(433A)가 외주에 결합된 입력축(420)이 회전되며, 이에 따라 입력축(420)의 하단부에 결합핀(450)을 통해 상단부가 결합되어 있는 피니언축(440)이 회전된다.
본 발명의 실시예에 의한 차량의 파워 스티어링 장치(400)가 스티어링 기어(500)의 하우징(510)에 설치된 상태일 때, 피니언축(400)의 외주에 형성된 피니언 기어(441)는 스티어링 기어(500)의 랙바(520)에 형성된 랙에 치합되어 있기 때문에, 상기와 같이 피니언축(440)이 회전되면 랙바(520)는 좌측 또는 우측으로 직선이동되어서, 좌우측 타이로드(530, 540)를 통해 좌우측 휠 각각의 너클을 회전시킴으로써, 차량의 좌우측 차륜은 좌측 또는 우측으로 조향되므로, 운전자는 모터(410)로부터 구동력을 지원받아서 상기 스티어링 휠을 적은 힘으로 회전시킬 수 있게 된다.
상기와 같이, 본 발명의 실시예에 의한 차량의 파워 스티어링 장치(400)는, 입력축(420)의 하단부가 감속기(430)의 하측으로 돌출 배치되고, 피니언축(440)의 상단부는 입력축(420)의 하단부에 결합핀(450)을 통해 결합되기 때문에, 모터(410) 및 감속기(430)의 외부에서 피니언축(440)을 입력축(420)에 쉽게 결합할 수 있다.
또한, 본 발명의 실시예에 의한 차량의 파워 스티어링 장치는, 마운팅 하우징(460)에 형성된 베어링 결합부(461)의 외주면에는 나사산이 형성되어 있기 때문에, 상기 나사산이 스티어링 기어 하우징(510)의 파워 스티어링 장치 장착부(511) 내주면에 형성된 나사산에 나사결합되므로, 브라켓과 같은 별도의 장착부재 없이 파워 스티어링 장치 장착부(511)에 설치될 수 있다.
본 발명이 속하는 기술분야의 통상의 지식을 가진 자는 본 발명이 그 기술적 사상이나 필수적인 특징을 변경하지 않고서 다른 구체적인 형태로 실시될 수 있다는 것을 이해할 수 있을 것이다. 그러므로 이상에서 기술한 실시예는 모든 면에서 예시적인 것이며 한정적이 아닌 것으로 이해해야만 한다. 본 발명의 범위는 상기 상세한 설명보다는 후술하는 청구범위에 의하여 나타내어지며, 청구범위의 의미 및 범위 그리고 그 균등 개념으로부터 도출되는 모든 변경 또는 변형된 형태가 본 발명의 범위에 포함되는 것으로 해석되어야 한다.
400 : 파워 스티어링 장치 410 : 모터
411 : 회전축 420 : 입력축
422, 442 : 결합핀 결합홀 430 : 감속기
432B : 마운팅 하우징 결합부 440 : 피니언축
441 : 피니언 기어 450 : 결합핀
460 : 마운팅 하우징 462 : 결합핀 통과홀
471 : 제1 베어링 472 : 제2 베어링
473 : 제3 베어링

Claims (8)

  1. 중공의 회전축(411)을 가지는 모터(410);
    상기 회전축(411)의 상기 중공을 관통하고, 상단부가 상기 모터(410)의 상단으로 돌출 배치되는 입력축(420);
    상기 모터(410)의 하단에 결합되어 상기 입력축(420)의 하단부가 하단으로 돌출 배치되고, 상기 회전축(411)의 회전속도를 감속하여 상기 입력축(420)에 전달하는 감속기(430);
    외주에 피니언 기어(441)가 형성된 피니언축(440); 및
    상기 입력축(420)의 하단부와 상기 피니언축(440)의 상단부를 결합하는 결합핀(450);을 포함하고,
    상기 감속기(430)의 하단에 결합되어, 상기 입력축(420) 및 상기 피니언축(440)의 결합부분을 감싸는 마운팅 하우징(460);을 더 포함하고,
    상기 입력축(420)의 하단부 및 상기 피니언축(440)의 상단부에는 각각 상기 결합핀(450)이 삽입되어 결합되는 결합핀 결합홀(422, 442)이 반경방향으로 통하게 형성되고,
    상기 마운팅 하우징(460)에는 상기 결합핀(450)을 각각의 상기 결합핀 결합홀(422, 442)에 결합할 때 상기 결합핀(450)이 통과하는 결합핀 통과홀(462)이 각각의 상기 결합핀 결합홀(422, 442)과 대응되는 위치에 반경방향으로 통하게 형성되는 차량의 파워 스티어링 장치.
  2. 삭제
  3. 청구항 1에 있어서,
    상기 감속기(430)의 커버(432) 중심에는 상기 입력축(420)이 관통하는 마운팅 하우징 결합부(432B)가 하측으로 돌출 형성되고,
    상기 마운팅 하우징(460)은 상기 마운팅 하우징 결합부(432B)에 결합되는 차량의 파워 스티어링 장치.
  4. 청구항 3에 있어서,
    상기 마운팅 하우징(460) 및 상기 마운팅 하우징 결합부(432B)는 복수개의 볼트(B4)를 통해 결합되고,
    상기 마운팅 하우징(460) 및 상기 마운팅 하우징 결합부(432B) 각각에는 상기 복수개의 볼트(B4)가 각각 축방향으로 체결되는 복수개의 볼트 체결부(463, 432C)가 형성되는 차량의 파워 스티어링 장치.
  5. 청구항 3에 있어서,
    상기 피니언축(440)을 상기 마운팅 하우징(460)의 중심에 하측으로 돌출 형성된 베어링 결합부(461)에 회전 가능하게 결합하는 제1 베어링(471)을 더 포함하는 차량의 파워 스티어링 장치.
  6. 청구항 5에 있어서,
    상기 입력축(420)을 상기 마운팅 하우징 결합부(432B) 내측에 회전 가능하게 결합하는 제2 베어링(472)과,
    상기 입력축(420)을 상기 모터(410)의 커버(413) 중심에 상측으로 돌출 형성된 베어링 결합부(413B) 내측에 회전 가능하게 결합하는 제3 베어링(473)을 더 포함하는 차량의 파워 스티어링 장치.
  7. 청구항 1에 있어서,
    상기 감속기(430)는 복수개의 기어로 구성되어 상기 회전축(411)의 회전속도를 감속하여 상기 입력축(420)에 전달하는 기어조립체(433)를 가지고,
    상기 복수개의 기어는 유성기어 또는 하모닉 기어인 차량의 파워 스티어링 장치.
  8. 청구항 5에 있어서,
    상기 베어링 결합부(461)의 외주면에는 파워 스티어링 장치 장착부(511)의 내주면에 형성된 나사산과 나사결합되는 나사산이 형성되는 차량의 파워 스티어링 장치.
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