KR102331900B1

KR102331900B1 - 전동 조향장치의 풀리

Info

Publication number: KR102331900B1
Application number: KR1020200003448A
Authority: KR
Inventors: 이기수
Original assignee: 한라스택폴 주식회사
Priority date: 2020-01-10
Filing date: 2020-01-10
Publication date: 2021-11-30
Also published as: KR20210090350A

Abstract

전동 조향장치의 풀리를 개시한다.
일 실시예에 따른 전동 조향장치의 풀리는 중공의 원통형태로 마련되고, 양 단부에 환상의 지지리브가 축방향을 따라 돌출되는 몸체; 박판의 링 형태로 마련되어 상기 지지리브에 지지되도록 끼워지고, 상기 지지리브의 외주가 그 내주에 밀착하도록 가압변형 되어 상기 몸체에 단부에 결합하는 벨트가이드; 상기 벨트가이드와 몸체 사이가 회전방향으로 상호 걸려 지지되도록 상기 벨트가이드와 지지리브 사이에는 마련되는 걸림부;를 포함하여 구성될 수 있다.

Description

전동 조향장치의 풀리{pulley of electric power steering}

본 발명은 풀리에 관한 것으로, 더욱 상세하게는 전동 조향장치에 사용되는 풀리에 관한 것이다.

차량은 핸들의 조향력을 경감하여 조향 안정성을 확보하기 위한 수단으로서 보조 조향장치를 구비한다.

보조 조향장치 중에는 모터를 이용하여 조향을 쉽게 하는 전동식 조향장치(Moter driven Power Steering System;MDPS 또는 Electronic Power Steering;EPS)가 있다.

전동식 조향장치(MDPS)는 차속 센서, 앵글 센서, 및 토크 센서 등에서 감지한 차량의 운행조건에 따라 전자제어장치(ECU)에서 모터를 구동시켜 저속 운행시에는 가볍고 편안한 조향감을 부여하고, 고속 운행시에는 무거운 조향감과 더불어 양호한 방향 안정성을 부여한다.

전동 조향장치는 차량의 횡방향으로 마련되며 랙기어를 구비하는 랙바와, 랙기어와 맞물리는 피니언 기어를 구비하는 피니언축과, 랙바의 스크류홈과 맞물리는 볼너트와, 볼너트와 모터축을 연결하는 벨트식 전동장치 및 모터를 구비한다.

그리고 벨트식 전동장치는 랙바와 결합하는 볼너트와, 볼너트의 외주에 마련되는 너트풀리와, 너트풀리와 벨트로 연결되는 모터풀리와, 모터풀리가 축 결합되는 전동모터를 포함한다.

구동수단인 전동모터는 차량의 전자제어장치(ECU)에 의해 제어되며, 모터풀리의 회전력을 벨트를 통해 종동수단인 너트풀리로 전달하고, 너트풀리는 볼너트를 통해 랙바를 좌우로 이동시켜 조향 보조력을 발생시킨다.

구동측의 모터풀리와 종동측의 너트풀리를 포함하는 전동 조향장치의 풀리는 원통형의 몸체와, 몸체의 양 측면에 마련되는 벨트가이드를 구비한다. 벨트가이드는 몸체에 코킹되어 결합할 수 있다.

그러나 모터와 벨트에 의해 고속으로 회전하는 풀리는 회전방향으로 몸체와 벨트가이드의 결합강도가 충분히 확보되도록 하는데 한계가 있었다.

몸체와 벨트가이드 사이가 결합력이 저하되어 손상되거나 분리될 경우, 풀리는 전동 조항장치의 구동시 소음을 유발하거나, 벨트 등의 손상을 초래하는 원인이 되고 있다.

한국 등록특허공보 제10-1541381호(2015.05.28 공개)

회전방향으로 몸체와 벨트가이드 사이의 결합강도를 개선할 수 있는 전동 조향장치의 풀리를 제공하고자 한다.

몸체와 벨트가이드 사이가 용이하게 조립되도록 하면서 몸체와 벨트가이드 사이의 결합강도를 개선할 수 있는 전동 조향장치의 풀리를 제공하고자 한다.

본 발명의 일 측면에 따르면, 중공의 원통형태로 마련되고, 양 단부에 환상의 지지리브가 축방향을 따라 돌출되는 몸체; 박판의 링 형태로 마련되어 상기 지지리브에 지지되도록 끼워지고, 상기 지지리브의 외주가 그 내주에 밀착하도록 가압변형 되어 상기 몸체에 단부에 결합하는 벨트가이드; 상기 벨트가이드와 몸체 사이가 회전방향으로 상호 걸려 지지되도록 상기 벨트가이드와 지지리브 사이에는 마련되는 걸림부;를 포함하는 전동 조향장치의 풀리가 제공될 수 있다.

상기 걸림부는, 상기 벨트가이드의 내주에 원주방향을 따라 상호 이격되게 배치되는 복수의 걸림홈; 상기 걸림홈에 걸려 지지되도록 상기 지지리브 외주에 마련되는 복수의 걸림돌기;를 포함하고, 상기 걸림돌기는 상기 지지리부가 상기 벨트가이드의 내주로 가압변형되는 과정에서 상기 지지리브의 외주가 상기 걸림홈을 메우도록 가압변형 되어 마련될 수 있다.

상기 걸림홈은 원주방향을 따라 양측이 대칭을 이루도록 마련될 수 있다.

상기 전동 조향장치의 풀리는 회전방향이 일 방향으로 회전이 제한되고, 상기 걸림홈은 상기 회전방향 쪽 일측의 깊이가 회전방향 반대 쪽 타측보다 깊게 마련될 수 있다.

상기 걸림부는, 상기 벨트가이드의 내주에 인접하는 내주와 외주 사이의 외면에 원주방향을 따라 상호 이격되게 배치되는 복수의 걸림홈; 상기 걸림홈에 걸려 지지되도록 상기 지지리브에 마련되는 복수의 걸림돌기;를 포함하고, 상기 걸림돌기는 상기 지지리부이 외주가 상기 벨트가이드의 내주로 가압변형 되는 과정에서 상기 지지리브의 외주 상부가 상기 걸림홈을 덮어 메우도록 가압변형 될 수 있다.

상기 걸림홈은, 반경방향의 폭이 일측보다 타측이 더 크게 마련되고, 원주방향을 따라 일정 간격 상호 이격되게 배치되는 복수의 제1걸림홈; 반경방향의 폭이 일측보다 타측이 더 작게 마련되고, 상기 제1걸림홈 사이사이에 원주방향을 따라 일정 간격 상호 이격되게 배치되는 복수의 제2걸림홈;을 포함하고, 상기 지지리브의 외주 상부는 상기 걸림돌기가 복수의 상기 제1걸림홈과 복수의 상기 제2걸림홈 중 어느 하나에 선택적으로 걸려 지지되도록 가압변형 될 수 있다.

일 실시 예에 의한 전동 조향장치의 풀리에 따르면, 몸체와 벨트가이드가 회전방향에 대해 상호 걸림구조를 이루게 되므로, 회전방향으로 몸체와 벨트가이드 사이의 결합강도를 개선할 수 있다.

또 일 실시 예에 의한 전동 조향장치의 풀리에 의하면, 몸체와 벨트가이드가 간단한 가압공정을 통해 결합되면서 그 사이가 회전방향에 대해 상호 걸림구조를 이루게 되므로, 몸체와 벨트가이드 사이가 용이하게 조립되도록 하면서 몸체와 벨트가이드 사이의 결합강도를 개선할 수 있다.

도 1은 본 실시 예에 따른 전동 조향장치의 풀리의 분해 사시도이다.
도 2는 도 1에 도시된 전동 조향장치의 풀리를 구성하는 몸체와 벨트가이드의 결합구조를 도시한 단면도이다.
도 3은 본 실시 예에 따른 전동 조향장치의 풀리의 요부 평면도로, 몸체에 벨트가이드가 결합된 상태를 나타낸 것이다.
도 4는 본 실시 예에 따른 전동 조향장치의 몸체와 벨트가이드 사이의 회전방향 조립강도를 종래와 비교하여 나타낸 것이다.
도 5는 본 실시 예의 일 변형 예에 따른 전동 조향장치의 풀리의 요부 평면도로, 몸체에 벨트가이드가 결합된 상태를 나타낸 것이다.
도 6은 본 실시 예의 다른 변형 예에 따른 전동 조향장치의 풀리의 요부 평면도로, 몸체에 벨트가이드가 결합된 상태를 나타낸 것이다.
도 7은 도 6에 도시된 전동 조향장치의 풀리를 구성하는 몸체와 벨트가이드의 결합구조를 도시한 단면도로, 몸체와 벨트가이드가 결합된 상태를 나타낸 것이다.

이하에서는 본 발명의 실시 예들을 첨부 도면을 참조하여 상세히 설명한다. 이하에 소개되는 실시 예들은 본 발명이 속하는 기술분야에서 통상의 지식을 가진 자에게 본 발명의 사상이 충분히 전달될 수 있도록 하기 위해 예로서 제공되는 것이다. 본 발명은 이하 설명되는 실시 예들에 한정되지 않고 다른 형태로 구체화될 수도 있다. 본 발명을 명확하게 설명하기 위하여 설명과 관계없는 부분은 도면에서 생략하였으며 도면들에 있어서, 구성요소의 폭, 길이, 두께 등은 편의를 위하여 과장되어 표현될 수 있다. 명세서 전체에 걸쳐서 동일한 참조번호들은 동일한 구성요소들을 나타낸다.

도 1 내지 도 3에 도시된 바와 같이, 본 실시 예에 따른 전동 조향장치의 풀리(1)는 중공의 원통형태로 마련되는 몸체(10)와, 박판의 링 형태로 마련되어 몸체(10)의 양 단부에 마련되는 벨트가이드(20)를 구비한다.

풀리(1)가 채용되는 전동 조향장치(미도시)는 차속 센서, 앵글 센서, 및 토크 센서 등에서 감지한 차량의 운행조건에 따라 전자제어장치(ECU)에서 모터를 구동시켜 저속 운행시에는 가볍고 편안한 조향감을 부여하고, 고속 운행시에는 무거운 조향감과 더불어 양호한 방향 안정성을 부여하도록 마련될 수 있다.

이러한 전동 조향장치는 차량의 횡방향으로 마련되며 랙기어를 구비하는 랙바와, 랙기어와 맞물리는 피니언 기어를 구비하는 피니언축과, 랙바의 스크류홈과 맞물리는 볼너트와, 볼너트와 모터축을 연결하는 벨트식 전동장치 및 모터를 구비한다.

본 실시 예에 따른 풀리(1)는 전술한 모터의 동력을 조향축에 전달하는데 사용되는 구동풀리와 종동풀리를 포함할 수 있다.

몸체(10)는 중공(11)을 구비하며, 이 중공(11)에는 구동풀리인 경우에는 모터축이 종동풀리인 경우에는 조향축이 각각 결합될 수 있다.

몸체(10)의 외주면에는 벨트와의 안정된 결합을 위해 돌기와 홈이 규칙적으로 반복되는 치형 형태의 벨트면(12)이 마련될 수 있다.

벨트면(12)은 중공 방향과 나란하게 마련되는 직선형 또는 약간 경사지게 마련되는 헬리컬형 등이 가능하다.

몸체(10)의 양 단부에는 환상의 지지리브(13)가 축방향으로 돌출하도록 마련될 수 있다.

지지리브(13)는 벨트면(12) 보다 외경 사이즈가 작게 마련되고, 이에 따라 몸체(10)의 양 단부에는 지지리브(13)와 그 둘레 사이에 단차가 마련될 수 있다.

몸체(10)는 금속 분말을 이용한 분말 야금 방식으로 제조되어 마련될 수 있다.

벨트가이드(20)는 몸체(10)의 양 단부에 결합하여 벨트의 이탈을 방지할 수 있다.

벨트가이드(20)는 얇은 박판 형태의 링 형상으로 마련되며, 내경이 몸체(10)의 벨트면(12) 외경보다는 작고 지지리브(13)의 외경보다는 약각 크게 마련될 수 있다. 벨트가이드(20)의 외경은 벨트면(12)의 외경보다 크게 마련되어 플랜지 형상을 가질 수 있다.

벨트가이드(20)는 내주를 통해 지지리브(13)에 지지되도록 몸체(10)에 결합할 수 있다. 즉 벨트가이드(20)는 내주가 지지리브(13)에 지지되도록 몸체(10)의 단부에 끼워지고, 이 상태에서 지지리브(13)가 그 내주에 밀착하도록 가압변형 됨에 따라 몸체(10)에 결합되어 고정될 수 있다.

지지리브(13)는 코킹가공을 통해 벨트가이드(20) 내주에 밀착하도록 가압변형 될 수 있다.

몸체(10)의 지지리브(13)에는 코킹가공을 위한 코킹유도홀(14)이 벨트가이드(20) 내주에 근접하도록 마련될 수 있다.

벨트가이드(20)의 내경은 지지리브(13)의 외경보다 약간 크게 마련되어 있으므로, 벨트가이드(20)가 지지리브(13)에 끼워진 상태에서 코팅유도홀(14)을 코팅툴(미도시)을 이용하여 가압함에 따라 지지리브(13)는 도 2에 도시된 바와 같이 외주가 외측으로 밀려 벨트가이드(20) 내주에 밀착되면서 고정될 수 있다.

한편, 전동 조향장치의 풀리(1)는 벨트가이드(20)와 몸체(10) 사이가 회전방향으로 상호 걸려 지지되도록 벨트가이드(20)와 지지리브(13) 사이에는 마련되는 걸림부(30)를 구비한다.

이와 같은 걸림부(30)의 구성은 몸체(10)와 벨트가이드(20)가 회전방향에 대해 상호 걸림구조를 이루도록 마련된 것으로, 회전방향으로 몸체(10)와 벨트가이드(20) 사이의 결합강도를 개선하기 위한 것이다.

걸림부(30)를 구비하는 전동 조향장치의 풀리(1)는 몸체(10)와 벨트가이드(20) 사이의 결합강도가 개선됨에 따라 몸체(10)와 벨트가이드(20) 사이의 손상이나 분리가 방지되고, 이에 따라 전동 조향장치의 구동시 소음을 유발하거나 벨트 등의 손상을 초래할 우려가 없게 된다.

도 3에 도시된 바와 같이, 걸림부(30)는 벨트가이드(20)의 내주에 마련되는 걸림홈(31)과, 걸림홈(31)에 걸려 지지되도록 지지리브(13) 외주에 마련되는 복수의 걸림돌기(32)를 포함하여 구성될 수 있다.

걸림홈(31)과 걸림돌기(32)는 벨트가이드(20)의 내주와 지지리브(13)의 외주 사이에 원주방향을 따라 상호 이격되게 배치되는 복수로 구성되어 벨트가이드(20)와 몸체(10) 사이의 걸림력이 원주방향을 따라 고르게 개선되도록 할 수 있다.

벨트가이드(20)는 판금가공을 통해 성형되고, 걸림홈(31)은 벨트가이드(20)의 성형시 벨트가이드(20)와 일체로 마련될 수 있다.

걸림돌기(32)는 벨트가이드(20)를 몸체(10)에 결합하기 위해 벨트가이드(20)의 내주가 지지리브(13) 둘레에 끼워진 상태에서 벨트가이드(20)의 내주로 가압변형 되는 지지리브(13)의 외주 일부가 걸림홈(31)을 메우도록 가압변형 되어 마련될 수 있다.

이와 같이 마련되는 걸림돌기(32)와 걸림홈(31)에 따르면, 몸체(10)와 벨트가이드(20)가 간단한 가압공정을 통해 결합되도록 하면서 그 사이가 회전방향에 대해 상호 걸림구조를 이루게 되므로, 몸체(10)와 벨트가이드(20) 사이가 용이하게 조립되도록 하면서 몸체(10)와 벨트가이드(20) 사이의 회전방향으로 결합강도를 개선할 수 있게 된다.

도 4에 도시된 바와 같이, 본 실시 예에 따른 전동 조향장치의 풀리(1)는 걸림부(30)가 없는 종래 구조와 비교했을 때, 몸체(10)와 벨트가이드(20) 사이의 회전방향의 조립강도가 최대 4배 가까이 증가되었음을 확인할 수 있다. 참고로 도 4의 비교표에 있어서 세로축은 Nm 단위의 조립강도 크기를 나타내며, 가로축은 조립강도 측정 횟수를 가리킨다.

풀리(1)의 회전방향에 상관없이 벨트가이드(20)와 몸체(10) 사이의 회전방향으로 동일한 걸림력이 형성될 수 있도록 걸림홈(31)은 원주방향을 따라 양측이 대칭을 이루도록 마련될 수 있다.

걸림홈(31)은 대략 반타원 형태를 취하여 양측이 대칭을 이루도록 마련될 수 있다.

도 5에 도시된 바와 같이, 일 실시 예에 따른 전동 조향장치의 풀리(1)의 일 변형 예에 있어서, 풀리(1)는 전동 조향장치에 일 방향 전용으로 채용되어 그 회전방향이 일 방향으로 제한될 수 있고, 걸림홈(31′)은 풀리(1)의 회전방향 쪽 일측의 깊이가 풀리(1)의 회전방향 반대 쪽 타측보다 깊게 마련될 수 있다.

걸림홈(31′)은 톱니형태를 취하여 양측의 깊이 차이가 날 수 있게 마련될 수 있다.

이와 같은 걸림홈(31′)의 구조에 따르면, 풀리(1)의 회전방향을 고려하여 벨트가이드(20)와 몸체(10) 사이의 걸림력을 일 방향을 따라 집중적으로 증대시킬 수 있게 된다.

전동 조향장치의 풀리(1)의 다른 변형 예를 도시한 도 6 내지 도 8과 같이, 걸림부(30)의 걸림홈(31″)은 벨트가이드(20)의 내주와 외주 사이의 외면에 마련되고, 걸림홈(31″)에 걸려 지지되도록 지지리브(13)에 마련되는 걸림돌기(32″)는 지지리브(13)의 외주가 벨트가이드(20)의 내주로 가압변형 되는 과정에서 지지리브(13)의 외주 상부가 걸림홈(31″)을 덮어 메우도록 가압변형 되어 마련될 수 있다.

이와 같은 걸림부(30)의 구조에 따르면, 지지리브(13)는 벨트가이드(20)의 내주 및 내주 쪽 외면에 함께 밀착되면서 벨트가이드(20)와 걸림구조를 이루게 되므로, 벨트가이드(20)와 몸체(10) 사이의 결합력을 전반적으로 더욱 증대시키면서 벨트가이드(20)와 몸체(10) 사이의 회전방향으로 걸림구조를 구현할 수 있다.

지지리브(13)의 변형 구간이 과도해질 우려가 없도록 걸림홈(31″)은 벨트가이드(20)의 외주보다 내주에 더 인접하게 마련될 수 있다.

걸림홈(31″)과 걸림돌기(32″)는 벨트가이드(20)와 몸체(10) 사이의 걸림력이 원주방향을 따라 고르게 개선되도록 원주방향을 따라 상호 이격되게 배치되는 복수로 마련될 수 있다.

또 걸림홈(31″)은 반경방향의 폭이 일측보다 타측이 더 크게 마련되는 제1걸림홈(31a)과, 일측보다 타측이 더 작게 마련되는 제2걸림홈(31b)을 포함할 수 있다.

제1걸림홈(31a)과 제2걸림홈(31b)은 각각 원주방향을 따라 일정 간격 상호 이격되게 배치되는 복수로 구성되며, 어느 하나가 다른 하나의 사이에 배치되도록 원주방향을 따라 상호 교호적으로 배치되게 마련될 수 있다.

그리고 지지리브(13)의 외주 상부는 걸림돌기(32″)가 복수의 제1걸림홈(31a)과 복수의 제2걸림홈(31b) 중 어느 하나에 선택적으로 걸려 지지되도록 가압변형 될 수 있다.

도 6과 같이, 걸림돌기(32″)가 제1걸림홈(31a)에 걸리도록 마련되는 경우, 몸체(10)와 벨트가이드(20) 사이는 제1걸림홈(31a)에서 반경방향 폭이 커지는 방향(도 6에서 시계방향)으로 결합강도 개선에 유리할 수 있다.

또 도 6과 달리, 걸림돌기(32″)가 제2걸림홈(32b)에 걸리도록 마련되면, 몸체(10)와 벨트가이드(20) 사이는 제2걸림홈(32b)에서 반경방향 폭이 커지는 방향(도 6에서 반시계방향)으로 결합강도 개선에 유리해 질 수 있다.

따라서 전술한 걸림부(30)의 구조에 따르면, 풀리(1)의 회전방향을 고려하여 걸림돌기(32″)를 제1걸림홈(31a)과 제2걸림홈(31b) 중 어느 하나에 선택적으로 마련함으로써, 벨트가이드(20)와 몸체(10) 사이의 결합강도를 어느 한 방향으로 집중하여 개선시킬 수 있게 된다.

여기서, 본 실시 예에서는 차량의 전동 조향장치에 사용되는 풀리(1)를 일례로 예시하였으나, 본 발명은 이에 한정되지 않고 차량 공조 장치에서 동력전달에 사용되는 풀리에도 적절한 수정 및 변경을 통해 적용될 수 있음은 물론이다.

1: 전동 조향장치의 풀리 10: 몸체
13: 지지리브 20: 벨트가이드
30: 걸림부 31: 걸림홈
32: 걸림돌기

Claims

중공의 원통형태로 마련되고, 양 단부에 환상의 지지리브가 축방향을 따라 돌출되는 몸체;
박판의 링 형태로 마련되어 상기 지지리브에 지지되도록 끼워지고, 상기 지지리브의 외주가 그 내주에 밀착하도록 가압변형 되어 상기 몸체에 단부에 결합하는 벨트가이드;
상기 벨트가이드와 몸체 사이가 회전방향으로 상호 걸려 지지되도록 상기 벨트가이드와 지지리브 사이에는 마련되는 걸림부;를 포함하고,
상기 걸림부는,
상기 벨트가이드의 내주에 인접하는 내주와 외주 사이의 외면에 원주방향을 따라 상호 이격되게 배치되는 복수의 걸림홈;
상기 걸림홈에 걸려 지지되도록 상기 지지리브에 마련되는 복수의 걸림돌기;를 포함하고,
상기 걸림돌기는 상기 지지리브의 외주가 상기 벨트가이드의 내주로 가압변형 되는 과정에서 상기 지지리브의 외주 상부가 상기 걸림홈을 덮어 메우도록 가압변형 되어 마련되고,
상기 걸림홈은,
반경방향의 폭이 일측보다 타측이 더 크게 마련되고, 원주방향을 따라 일정 간격 상호 이격되게 배치되는 복수의 제1걸림홈;
반경방향의 폭이 일측보다 타측이 더 작게 마련되고, 상기 제1걸림홈 사이사이에 원주방향을 따라 일정 간격 상호 이격되게 배치되는 복수의 제2걸림홈;을 포함하고,
상기 지지리브의 외주 상부는 상기 걸림돌기가 복수의 상기 제1걸림홈과 복수의 상기 제2걸림홈 중 어느 하나에 선택적으로 걸려 지지되도록 가압변형 되는 전동 조향장치의 풀리.
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