KR102431735B1 - 센서 하우징의 공차 흡수구조 - Google Patents

Abstract

본 발명에 따른 센서 하우징의 공차 흡수구조는, 조향 축이 회전 가능하게 관통 결합되도록 축 설치홈이 형성되고, 상기 축 설치홈의 내주면을 따라 베어링 설치홈이 형성되는 센서 하우징과, 상기 조향 축의 외주를 감싸는 상태로 상기 베어링 설치홈 내에 삽입되어, 상기 조향축을 회전 지지하는 베어링 및, 상기 베어링의 외륜에 결합되어 상기 베어링 설치홈의 내주를 탄성 지지하며, 상기 조향 축과 상기 베어링 또는 상기 베어링과 상기 베어링 설치홈의 사이에 공차가 발생하는 경우, 탄성 변형을 통해 상기 공차를 흡수하는 공차 흡수부재를 포함한다.

Description

센서 하우징의 공차 흡수구조{TOLERANCE RELIEF STRUCTURE OF SENSOR HOUSING FOR STEERING APPARATUS}

본 발명은 센서 하우징의 공차 흡수구조에 관한 것으로, 더욱 상세하게는 센서 하우징의 베어링 설치홈에 공차 흡수부재를 설치함으로써, 센서 하우징과 베어링 또는 베어링과 조향 축 간의 조립 공차가 발생하는 경우에도 공차를 흡수할 수 있어 장치의 동작 오류를 방지할 수 있는 센서 하우징의 공차 흡수구조에 관한 것이다.

일반적으로, 자동차의 조향장치로는 유압 펌프의 유압을 이용한 유압식 조향장치(HPS: Hydraulic Power Steering Apparatus)가 사용되고 있지만, 1990년대 이후 전기 모터를 이용한 전동식 조향장치(EPS: Electric Power Steering Apparatus)가 점차로 보편화되어 가고 있다.

이 중, 전동식 조향장치는, 조향 휠부터 양쪽 바퀴까지 이어지는 조향 계통 및, 상기 조향 계통에 조향 보조 동력을 공급하는 보조 동력 기구를 포함하여 구성된다.

여기서, 조향 계통은 상단이 조향 휠에 연결되고 하단은 한 쌍의 유니버설 조인트를 매개로 피니언축에 연결되어 조향 휠과 함께 회전하는 조향 축 등으로 구성된다.

따라서, 운전자가 조향 휠을 조작하는 경우, 피니언축의 회전에 따라 랙 바가 축 방향으로 직선 운동을 하며, 랙 바의 직선 운동이 타이 로드 및 너클 암을 통해 바퀴로 전달된다.

한편, 보조 동력 기구는 운전자가 조향 휠에 가하는 조향 토크를 감지하고, 감지된 조향 토크에 비례하는 전기 신호를 출력하는 토크 센서와, 상기 토크 센서로부터 전해지는 전기 신호에 기초하여 제어 신호를 발생하는 전자 제어 장치(ECU: Electronic Control Unit) 및, 상기 전자 제어 장치로부터 전해지는 제어 신호에 기초하여 조향 보조 동력을 발생시키는 모터 등으로 구성된다.

또한, 보조 동력 기구에는 조향 휠의 회전 각을 감지하기 위한 조향각 센서와, 조향 휠에 연결되어 조향 토크를 전달하기 위한 조향 축 및, 상기 조향 축이 회전 가능하게 설치되는 하우징 등으로 구성된다.

그런데, 종래의 보조 동력 기구는 조향 축을 하우징의 설치홀 내에 조립시키는 경우, 하우징과 조향 축 및 조향 휠과 베어링 간의 공가가 발생할 염려가 있었으며, 이 경우 조향시 편하중이 발생하거나 토크 센서의 출력 이상(히스테리시스: hysteresis 등)들이 발생할 염려가 있었다.

본 발명과 관련된 선행 문헌으로는 대한민국 공개특허 제10-2007-0051180호(2007년 05월 17일)가 있으며, 상기 선행 문헌에는 파워 스티어링 시스템이 개시되어 있다.

본 발명의 목적은 센서 하우징의 설치홈과 베어링의 외주 사이에 공차 흡수부재를 설치함으로써, 센서 하우징과 베어링 또는 베어링과 조향 축 간의 조립 공차가 발생하는 경우에도 공차를 흡수할 수 있어, 조향 축의 편하중과 토크 센서 등의 출력 이상을 방지할 수 있는 센서 하우징의 공차 흡수구조를 제공하는데 있다.

본 발명에 따른 센서 하우징의 공차 흡수구조는, 조향 축이 회전 가능하게 관통 결합되도록 축 설치홈이 형성되고, 상기 축 설치홈의 내주면을 따라 베어링 설치홈이 형성되는 센서 하우징과, 상기 조향 축의 외주를 감싸는 상태로 상기 베어링 설치홈 내에 삽입되어, 상기 조향축을 회전 지지하는 베어링 및, 상기 베어링의 외륜에 결합되어 상기 베어링 설치홈의 내주를 탄성 지지하며, 상기 조향 축과 상기 베어링 또는 상기 베어링과 상기 베어링 설치홈의 사이에 공차가 발생하는 경우, 탄성 변형을 통해 상기 공차를 흡수하는 공차 흡수부재를 포함하는 것을 특징으로 한다.

여기서, 상기 공차 흡수부재는 고무 소재로 형성되며, 상기 베어링의 외주를 감싸도록 중공이 형성된 링 형상을 가지는 것이 바람직하다.

또한, 상기 공차 흡수부재의 외주에는 금속 소재의 스틸 링이 더 결합되는 것이 바람직하다.

또한, 상기 공차 흡수부재는 상기 베어링의 외주를 감싸는 상태로 결합되도록 중공이 형성된 링 형상을 가질 수 있으며, 내경 또는 외경으로 돌출된 지지단이 상기 베어링의 외주 또는 상기 베어링 설치홈의 내주를 탄성 지지할 수 있다.

또한, 상기 베어링 설치홈의 일측에는 작동홈이 수평하게 형성되며, 상기 공차 흡수부재는 상기 베어링의 외륜으로부터 돌출 형성되어 상기 작동홈 내에 위치되는 고정돌기 및, 상기 작동홈 내에 설치되어, 상기 고정돌기에 탄성력을 작용시켜 상기 베어링의 외륜을 일 방향으로 회전시키는 스프링이 구비되는 것이 바람직하다.

또한, 상기 스프링은 상기 고정돌기에 압축 탄성력을 작용시키기 위한 코일 스프링 형태를 갖는 것이 바람직하다.

본 발명은 센서 하우징의 설치홈과 베어링의 외주 사이에 공차 흡수부재를 설치함으로써, 센서 하우징과 베어링 또는 베어링과 조향 축 간의 조립 공차가 발생하는 경우에도 공차를 흡수할 수 있어, 조향 축의 편하중과 토크 센서 등의 출력 이상을 방지할 수 있는 효과를 갖는다.

도 1은 본 발명에 따른 센서 하우징의 공차 흡수구조에서 공차 흡수부재를 고무 및 스틸 링으로 적용한 상태를 보여주기 위한 단면도이다.
도 2는 도 1에 따른 공차 흡수부재를 보여주기 위한 사시도이다.
도 3은 본 발명에 따른 센서 하우징의 공차 흡수구조에서 공차 흡수부재를 톨러런스링으로 적용한 상태를 보여주기 위한 단면도이다.
도 4는 본 발명에 따른 센서 하우징의 공차 흡수구조에서 공차 흡수부재를 고정돌기와 공차 흡수부재로 적용한 상태를 보여주기 위한 단면도이다.

이하 첨부된 도면을 참조하면서 본 발명에 따른 바람직한 실시 예를 상세히 설명하기로 한다.

본 발명의 이점 및 특징, 그리고 그것을 달성하는 방법은 첨부된 도면과 함께 상세하게 후술되어 있는 실시예들을 참조하면 명확해질 것이다.

그러나 본 발명은 이하에 개시되는 실시예들에 의해 한정되는 것이 아니라 서로 다른 다양한 형태로 구현될 것이며, 단지 본 실시예들은 본 발명의 개시가 완전하도록 하며, 본 발명이 속하는 기술분야에서 통상의 지식을 가진 자에게 발명의 범주를 완전하게 알려주기 위해 제공되는 것이며, 본 발명은 청구항의 범주에 의해 정의될 뿐이다.

또한, 본 발명을 설명함에 있어 관련된 공지 기술 등이 본 발명의 요지를 흐리게 할 수 있다고 판단되는 경우, 그에 관한 자세한 설명은 생략하기로 한다.

도 1은 본 발명에 따른 센서 하우징의 공차 흡수구조에서 공차 흡수부재를 고무 및 스틸 링으로 적용한 상태를 보여주기 위한 단면도이고, 도 2는 도 1에 따른 공차 흡수부재를 보여주기 위한 사시도이다.

도 1과 도 2를 참조하면, 본 발명에 따른 센서 하우징의 공차 흡수구조는 조향 축(100)와, 센서 하우징(200)과, 베어링(300) 및, 공차 흡수부재(400)를 포함한다.

먼저, 상기 조향 축(100)은 조향 휠(10)로부터 전달되는 회전 토크를 보조 동력기구로 전달하기 위한 것으로, 일단이 센서 하우징(200)의 내부에 회전 가능하게 설치된다.

상기 센서 하우징(200)의 내부에는, 조향 휠(10)과 연결된 조향 축(100)이 회전 가능하게 결합되도록 축 설치홈(210)이 형성된다.

이와 함께, 상기 센서 하우징(200)의 내부에는 조향 축(100)의 토크 및 회전 각을 감지하기 위한 센서(미도시)가 설치될 수 있다.

그리고, 축 설치홈(210)의 내주면에는 베어링(300)을 설치하기 위한 베어링 설치홈(220)이 오목하게 형성된다.

상기 베어링 설치홈(220)은, 링 형상의 베어링(300)이 삽입될 수 있도록 상기 베어링 설치홈(220)의 내주면을 따라 링 형상으로 오목하게 형성될 수 있다.

또한, 상기 베어링 설치홈(220)의 상부에는 이물질의 유입을 방지하기 위한 더스트실이 축 설치홈(210)의 내주를 따라 형성될 수 있다.

베어링(300)은, 운전자가 조향 휠(10)을 회전시키는 경우, 조향 축(100)이 부드럽게 회전되도록 지지하기 위한 것이다.

여기서, 상기 베어링(300)은 내륜(320)이 조향 축(100)의 외주를 감싸고, 상기 베어링(300)의 외륜(310)이 베어링 설치홈(220)의 내주면에 삽입된 상태로 설치된다.

공차 흡수부재(400)는, 베어링(300)의 내주면과 조향 휠(100)의 외주면 사이에 발생할 수 있는 공차나, 상기 베어링(300)의 외주면과 베어링 설치홈(220)의 내주면 사이에 공차가 발생하는 경우, 탄성 변형에 의해 공차를 흡수하기 위한 것이다.

이를 위한 상기 공차 흡수부재(400)는, 베어링(300)의 외주와 베어링 설치홈(220)의 내주 사이에 링 형상으로 설치될 수 있다.

이와 같은 상기 공차 흡수부재(220)는, 탄성력을 갖는 소재를 이용해 제작하는 것이 바람직하나, 베어링(300)의 외주를 감싸는 링 형상의 고무 링(410)으로 구비될 수 있다.

상기 고무 링(410)은, 수축 및 이완이 가능하도록 일정 탄성력을 가지는 것으로, 베어링(300)의 외륜(310)에 결합된 상태에서 베어링 설치홈(220)의 내주면으로 탄성 지지력을 작용시킨다.

예를 들어, 베어링(300)과 조향 휠(100)의 사이 또는 베어링(300)과 베어링 설치홈(220)의 사이에 공차가 발생하는 경우, 상기 고무 링(410)은 베어링(300)으로 탄성력을 가하여 공차가 발생하지 않도록 위치를 조정해줄 수 있다.

그리고, 상기 고무 링(410)의 외주에는 금속 소재의 스틸 링(420)이 더 구비될 수 있는데, 상기 스틸 링(420)은 고무 링(410)보다 얇은 두께로 제작할 수 있다.

상기 스틸 링(420)의 외주면은, 외주면에 베어링 설치홈(220)의 내주면에 밀착된 상태로 위치될 수 있고, 상기 스틸 링(420)의 내주면이 고무 링(410)의 외주를 일정 힘으로 잡아줄 수 있다.

이와 다른 형태로, 공차 흡수부재(400’)는 도 3에서처럼 베어링(300)의 외주를 감싸는 상태로 결합되도록 중공이 형성된 링 형상을 가질 수 있으며, 상기 공차 흡수부재(400’)는 금속 소재를 이용해 제작할 수 있다.

여기서, 상기 공차 흡수부재(400’)는 내경 또는 외경으로 돌출된 지지단(430)이 상기 베어링(300)의 외주 또는 베어링 설치홈(220)의 내주를 탄성 지지할 수 있다.

상기 지지단(430)은, 공차 흡수부재(400’)의 내경 또는 외경을 따라 다수가 돌출 형성될 수 있으며, 상기 지지단(430)들은 일정 간격으로 배열될 수 있다.

그리고, 상기 지지단(430)은 공차 흡수부재(400’)와 일체로 돌출된 형태 또는 절개된 일부분이 돌출된 형태 등으로 형성이 가능하며, 베어링(300) 또는 베어링 설치홈(220)에 접하는 지지단(430)의 돌출면은 곡면으로 형성될 수 있다.

또한, 상기 지지단(430)은 미도시 하였으나 공차 흡수부재(400’)의 상하 방향에 다단으로 형성시킬 수도 있다.

이와 같은 상기 공차 흡수부재(400’)는, 조향 축(100)과 베어링(300) 또는 상기 베어링(300)과 베어링 설치홈(220)의 사이에 공차가 발생하지 않도록 상기 베어링(300)에 탄성 복원력을 작용시킨다.

또 다른 형태로, 공차 흡수부재(400’’)는 베어링(300)의 외륜(310)에 회전력을 전달하여, 내륜(320)의 중심을 조정하는 구조를 사용할 수도 있다.

도 4에 도시한 바와 같이, 조향 축(100)이 중심에 결합된 베어링(300)의 내륜이 베어링(300)의 중심으로부터 편심된 상태로 설치될 수 있다.

즉, 상기 베어링(300)의 외륜을 수평 방향으로 회전시켜 베어링(300)의 내륜을 편심 회전시킴으로써, 베어링(300)의 내륜에 조립된 조향 축(100)의 얼라이먼트를 조절할 수 있다.

이를 위해, 상기 공차 흡수부재(400’’)는 도 4에서처럼 작동홈(441)과, 고정돌기(442) 및, 스프링 (443)으로 구비될 수 있다.

상기 작동홈(441)은, 베어링 설치홈(220)의 일측에 오목하게 형성될 수 있는데, 상기 작동홈(441)은 고정돌기(442)가 회동될 수 있는 공간을 형성한다.

고정돌기(442)는, 베어링(300)의 외륜으로부터 상기 작동홈(441)의 내부로 돌출되어, 상기 작동홈(441) 내에서 회동 가능하게 위치될 수 있다.

스프링(443)은, 작동홈(441) 내에 설치되어, 상기 고정돌기(442)에 압축 탄성력을 작용시켜 베어링(300)의 외륜(310)을 일 방향으로 회전시키는 스프링(443)이 구비될 수도 있다.

여기서, 상기 스프링(443)은 고정돌기(442)에 압축 탄성력을 작용시키기 위한 코일 스프링 형태를 가질 수 있으며, 상기 스프링(443)의 일단은 작동홈(441)의 일측에 고정될 수 있다.

그리고, 상기 스프링(443)은 일단이 작동홈(441)의 일측 벽면에 고정시키거나, 별도의 고정부재(미도시)를 이용해 고정시킬 수 있다.

예를 들어, 공차 흡수부재(400)는 베어링(300)과 조향 휠(100) 사이 또는 베어링(300)과 베어링 설치홈(220)의 사이에 공차가 발생하는 경우, 베어링(300)의 외륜(310)에 회전력을 전달하게 되므로, 베어링(300)의 내륜과 조향 축(100) 또는 베어링(300)과 베어링 설치홈(220) 사이에 발생한 공차를 없앨 수 있다.

결과적으로, 본 발명은 센서 하우징(200)의 베어링 설치홈(220)과 베어링(300)의 외주 사이에 공차 흡수부재(400)를 설치함으로써, 센서 하우징(200)과 베어링 또는 베어링(300)과 조향 축(100) 간의 조립 공차가 발생하는 경우에도 공차를 흡수할 수 있어, 조향 축(100)의 편하중과 토크 센서 등의 출력 이상을 방지할 수 있다.

지금까지 본 발명에 따른 센서 하우징의 공차 흡수구조에 관한 구체적인 실시예에 관하여 설명하였으나, 본 발명의 범위에서 벗어나지 않는 한도 내에서는 여러 가지 실시 변형이 가능함은 자명하다.

그러므로 본 발명의 범위에는 설명된 실시예에 국한되어 전해져서는 안 되며, 후술하는 특허청구범위뿐만 아니라 이 특허청구범위와 균등한 것들에 의해 정해져야 한다.

즉, 전술된 실시예는 모든 면에서 예시적인 것이며, 한정적인 것이 아닌 것으로 이해되어야 하며, 본 발명의 범위는 상세한 설명보다는 후술될 특허청구범위에 의하여 나타내어지며, 그 특허청구범위의 의미 및 범위 그리고 그 등가 개념으로부터 도출되는 모든 변경 또는 변형된 형태가 본 발명의 범위에 포함되는 것으로 해석되어야 한다.

10: 조향 휠 100: 조향 축
200: 센서 하우징 210: 축 설치홈
220: 베어링 설치홈 230: 작동홈
300: 베어링 310: 외륜
320: 내륜 400, 400’, 400’’: 공차 흡수부재
410: 고무 링 420: 스틸 링
430: 지지단 441: 작동홈
442: 고정돌기 443: 스프링

Claims (6)

1. 조향 축이 회전 가능하게 관통 결합되도록 축 설치홈이 형성되고, 상기 축 설치홈의 내주면을 따라 베어링 설치홈이 형성되는 센서 하우징;
   상기 조향 축의 외주를 감싸는 상태로 상기 베어링 설치홈 내에 삽입되어, 상기 조향 축을 회전 지지하는 베어링; 및
   상기 베어링의 외륜에 결합되어 상기 베어링 설치홈의 내주를 탄성 지지하며, 상기 조향 축과 상기 베어링 또는 상기 베어링과 상기 베어링 설치홈의 사이에 공차가 발생하는 경우, 탄성 변형을 통해 상기 공차를 흡수하는 공차 흡수부재;를 포함하는 것을 특징으로 하고,
   상기 베어링 설치홈의 일측에는,
   작동홈이 수평하게 형성되며,
   상기 공차 흡수부재는,
   상기 베어링의 외륜으로부터 돌출 형성되어 상기 작동홈 내에 위치되는 고정돌기 및,
   상기 작동홈 내에 설치되어, 상기 고정돌기에 탄성력을 작용시켜 상기 베어링의 외륜을 일 방향으로 회전시키는 스프링이 구비되는 것을 특징으로 하는 센서 하우징의 공차 흡수구조.
2. 청구항 1에 있어서,
   상기 공차 흡수부재는,
   고무 소재로 형성되며, 상기 베어링의 외주를 감싸도록 중공이 형성된 링 형상을 가지는 것을 특징으로 하는 센서 하우징의 공차 흡수구조.
3. 청구항 2에 있어서,
   상기 공차 흡수부재의 외주에는,
   금속 소재의 스틸 링이 더 결합되는 것을 특징으로 하는 센서 하우징의 공차 흡수구조.
4. 청구항 1에 있어서,
   상기 공차 흡수부재는,
   상기 베어링의 외주를 감싸는 상태로 결합되도록 중공이 형성된 링 형상을 가지며, 내경 또는 외경으로 돌출된 지지단이 상기 베어링의 외주 또는 상기 베어링 설치홈의 내주를 탄성 지지하는 것을 특징으로 하는 센서 하우징의 공차 흡수구조.
5. 삭제
6. 청구항 1에 있어서,
   상기 스프링은,
   상기 고정돌기에 압축 탄성력을 작용시키기 위한 코일 스프링 형태를 갖는 것을 특징으로 하는 센서 하우징의 공차 흡수구조.

Images