KR102649994B1 - 코드를 이용한 전동파워스티어링용 커플링 및 그 제조공정 - Google Patents
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Abstract
본 발명은 전동파워스티어링에 구성되는 커플링의 구성요소에 고무와 코드로 성형된 러버를 구성한 커플링 및 그 제조공정에 관한 것으로써, 전동파워스티어링에 구성된 커플링을 별도로 성형하여 모터보스에 조립할 수 있도록 상기 커플링에 대한 가격을 절감시킬 수 있도록 구성요소를 최소화하고, 중량절감과 공정단축을 위해 커플링의 구성요소인 와인딩 된 코드에 고무를 가황하여 성형한 전동파워스티어링용 커플링 및 그 제조공정에 관한 것이다.
Description
본 발명은 전동파워스티어링용 커플링 및 그 제조공정에 관한 것으로써, 보다 상세하게는 전동파워스티어링에 구성되는 커플링의 구성요소에 고무와 코드로 성형된 러버를 구성한 커플링 및 그 제조공정에 관한 것이다.
우선, 종래기술을 살펴보면,
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.
또한, 현재에는 축댐퍼가 조립되어 있고, 소결제품에서 발생한 유분에 의해 성형 시 고무와 소결제품 간의 접착 품질이 저하되는 일이 빈번하게 발생되고 있다.
이에 별도로 유분을 제거하는 공정이 추가되어 가격상승의 요인이 되기도 한다.
이에 종래에는 공개번호 10-2012-0078847호의 '동력전달모터 커플링장치'와, 공개번호 10-2014-0081367호의 '전동식 조향장치의 커플링 어셈블리' 및 등록번호 10-2101652호의 '전동 조향장치의 2단 커플링 구조'가 개시되어 있지만, 상기한 문제점에 대해서는 여전히 개선되고 있지 않는 실정이다.
본 발명은 상기한 종래기술의 문제점을 해결하기 위해 안출해낸 것으로써, 전동파워스티어링에 구성된 커플링을 별도로 성형하여 모터보스에 조립할 수 있도록 상기 커플링에 대한 가격을 절감시킬 수 있도록 구성요소를 최소화하고, 중량절감과 공정단축을 위해 커플링의 구성요소인 러버에 코드를 와인딩하여 성형 한 코드를 이용한 전동파워스티어링용 커플링 및 그 제조공정을 제공함에 주안점을 두고 기술적 과제로서 완성해낸 것이다.
이에 본 발명은 운전자가 스티어링 휠의 돌리는 힘을 증폭시켜 차량의 바퀴를 유동시키는 전동파워스티어링에 구성된 커플링에 있어서, 상기 커플링은, 모터의 웜샤프트와 연결되어 동력을 전달하며 제 1돌출부가 형성된 제 1커플러와, 상기 제 1커플러와 연결되어 동력을 전달하고 충격을 흡수하며 다수의 결합홈이 형성되고 코드가 와인딩된 러버 및 상기 러버와 연결되어 동력을 전달하며 제 2돌출부가 형성된 제 2커플러로 구성되어 있는 것을 특징으로 하는 코드를 이용한 전동파워스티어링용 커플링을 그 기술적 특징으로 한다.
또한, 운전자가 스티어링 휠의 돌리는 힘을 증폭시켜 차량의 바퀴를 유동시키는 전동파워스티어링에 모터의 웜샤프트와 연결되어 동력을 전달하며 제 1돌출부가 형성된 제 1커플러와, 상기 제 1커플러와 연결되어 동력을 전달하고 충격을 흡수하며 다수의 결합홈이 형성된 러버 및 상기 러버와 연결되어 동력을 전달하며 제 2돌출부가 형성된 제 2커플러로 구성된 커플링 제조공정에 있어서, 상기 러버는, 원자재와 부자재를 준비하여 고무를 배합하고, 절단한 후 고무를 완성하는 고무준비단계와, 접착처리된 코드를 완성하는 코드준비단계 및 상기 고무와 코드를 성형하는 성형단계로 완성되는 것을 특징으로 하는 코드를 이용한 전동파워스티어링용 커플링 제조공정을 그 기술적 특징으로 한다.
본 발명인 코드를 이용한 전동파워스티어링용 커플링 및 그 제조공정에 따르면, 전동파워스티어링에 구성된 커플링의 구성요소 중 축댐퍼를 사용하지 않음으로 공정이 변경되어 가격을 절감시킬 수 있고, 상기 커플링의 구성요소인 러버에 코드를 와인딩하여 성형함으로 중량절감, 공정단축을 시킬 수 있는 등 효과가 큰 발명이다.
도 1은 종래의 커플링과 그 커플링의 분해를 나타내는 사시도
도 2는 도 1의 커플링에 대한 단면사시도
도 3은 본 발명인 커플링과 그 커플링의 분해를 나타내는 사시도
도 4는 도 3의 커플링에 대한 단면사시도
도 5는 본 발명인 커플링의 구성 중 러버의 공정을 나타내는 공정도
도 2는 도 1의 커플링에 대한 단면사시도
도 3은 본 발명인 커플링과 그 커플링의 분해를 나타내는 사시도
도 4는 도 3의 커플링에 대한 단면사시도
도 5는 본 발명인 커플링의 구성 중 러버의 공정을 나타내는 공정도
도 1, 도 2를 참고로 설명하면,
종래 사용되고 있는 커플링은 제 1커플러(스플라인마스터), 러버, 축댐퍼, 제 2커플러(모터보스)로 구성되어 있다.
종래에는 제 2커플러의 상부에 고무를 성형 시 소결제품에서 발생된 유분으로 인해 접착품질이 저하되는 문제점이 있었으며, 상기 러버와 제 2커플러 사이에 축댐퍼가 별도로 조립되는 공정이 필요하였다.(도 2 참조)
또한, 구성요소가 스틸재질로 구성되어 중량 상승의 요인이 되는 문제점이 있었다.
더불어,
종래의 공정은 부재료(소결품)을 입고하고, 고무를 배합하며, 부재료를 쇼트 후, 접착처리하여 성형을 완료하는 5단계로 이루어지고, 별도의 축댐퍼가 조립되어야 하는 공정으로써, 많은 공정과 함께 별도의 축댐퍼를 조립해야하는 번거로움이 발생된다.
이로 인해,
첨부되는 도면과 관련하여 상기 목적을 달성하기 위한 본 발명의 바람직한 구성 및 작용에 대해 도 3 내지 도 5를 참고로 설명하면 다음과 같다.
우선, 본 발명인 코드를 이용한 전동파워스티어링용 커플링은,
운전자가 스티어링 휠의 돌리는 힘을 증폭시켜 차량의 바퀴를 유동시키는 전동파워스티어링에 구성된 커플링에 있어서, 상기 커플링(100)은, 모터의 웜샤프트와 연결되어 동력을 전달하며 제 1돌출부(111)가 형성된 제 1커플러(110)와, 상기 제 1커플러(110)와 연결되어 동력을 전달하고 충격을 흡수하며 다수의 결합홈(121)이 형성되고 코드(123)가 와인딩된 러버(120) 및 상기 러버(120)와 연결되어 동력을 전달하며 제 2돌출부(131)가 형성된 제 2커플러(130)로 구성되어 있다.
또한, 코드를 이용한 전동파워스티어링용 커플링 제조공정은,
운전자가 스티어링 휠의 돌리는 힘을 증폭시켜 차량의 바퀴를 유동시키는 전동파워스티어링에 모터의 웜샤프트와 연결되어 동력을 전달하며 제 1돌출부(111)가 형성된 제 1커플러(110)와, 상기 제 1커플러(110)와 연결되어 동력을 전달하고 충격을 흡수하며 다수의 결합홈(121)이 형성된 러버(120) 및 상기 러버(120)와 연결되어 동력을 전달하며 제 2돌출부(131)가 형성된 제 2커플러(130)로 구성되되, 상기 러버(120)는, 원자재와 부자재를 준비하여 고무를 배합하고, 절단한 후 고무를 완성하는 고무준비단계(500)와, 접착처리된 코드(123)를 완성하는 코드준비단계(600) 및 상기 고무와 코드(123)를 성형하는 성형단계(700)로 완성된다.
상기한 본 발명에 대해 보다 상세히 설명하면,
우선, 본 발명인 커플링(100)은 자동차 바퀴의 회전축 방향을 변환시키는 조향장치에 사용하는 것으로써, 베어링과 모터가 웜샤프트로 동력을 전달할 때 발생하는 진동 및 소음을 차단하기 위하여 모터 샤프트와 웜샤프트 사이에 결합하여 사용하는 것이다.
이에 본 발명에 대해 설명하면,
본 발명인 커플링(100)은 제 1커플러(110)(스플라인마스터), 러버(120) 및 제 2커플러(130)(모터보스)로 구성된다.
제 1커플러(110)는 모터의 웜샤프트와 연결되어 동력을 전달하며 일측(하방향)에 제 1돌출부(111)가 형성되어 있다.
상기 제 1돌출부(111)는 하나 이상 다수개(본 발명에서는 2개 구성)가 구성될 수 있으며, 이는 제 1커플러(110)와 러버(120)의 결합과 상호 이탈되지 않도록 하기 위함이다.
러버(120)는 상기 제 1커플러(110)와 연결되어 동력을 전달하고 충격을 흡수하며 다수의 결합홈(121)이 형성되고 코드(123)가 와인딩되어 있다.
상기 결합홈(121)은 제 1돌출부(111)와 제 2돌출부(131)가 상호 연결될 수 있도록 형성된다.
이때, 제 1, 2돌출부(111, 131) 각각이 결합되는 부분에 일정 깊이의 홈이 형성되거나 또는 일측과 타측이 관통 형성될 수도 있다.
상기 러버(120)는 와인딩된 코드(123)에 고무를 가황하여 성형 완료된다.
이때, 상기 고무에는 천연고무와 폴리부타디엔고무가 혼합되어 배합되고, 코드(123)는 섬유사으로 구성된다.
또한, 상기 고무에는 다층나노튜브, 산화방지제가 혼합된 제 1혼합물과, 상기 제 1혼합물에 분산제가 혼합된 최종혼합물이 포함될 수 있다.
상기 천연고무, 폴리부타디엔고무 및 최종혼합물은 4 : 3 : 1의 비율로 혼합되고, 가공, 압출하여 고무가 완성된다.
상기 고무에는 MWNT(Multi-Walled Nano Tube. 이하 '다층나노튜브'라함.) 2 ~ 4(0.1g/㎖) 중량부와, 산화방지제 0.2 중량부가 혼합된 제 1혼합물(200) 및 분산제(500) 1 ~ 5 중량부가 혼합된 최종혼합물(600)로 구성된다.
제 2커플러(130)는 상기 러버(120)와 연결되어 동력을 전달하며 제 2돌출부(131)가 형성된다.
상기 제 2돌출부(131)는 하나 이상 다수개(본 발명에서는 2개 구성)가 구성될 수 있으며, 이는 제 2커플러(130)와 러버(120)의 결합과 상호 이탈되지 않도록 하기 위함이다.
상기 제 1, 2돌출부(111, 131)에는 외력으로 돌출부가 형성된 방향과 직교방향으로 회전 가능한 회전축이 각각 구성되고, 상기 회전축과 연결되며 회전에 의해 외측방향으로 돌출을 이루는 지지부가 각각 구성된다.
상기 회전축과 지지부를 설명하면,
상기 제 1, 2돌출부(111, 131)가 수직방향으로 형성 시, 제 1, 2돌출부(111, 131)의 길이방향으로 회전축이 구성되는데, 상기 회전축을 일정 방향으로 회전시키고, 상기 회전축의 회전으로 회전축과 연결되어 돌출부의 외주 일부분을 형성하고 있는 지지부가 외측방향으로 돌출하게 된다.
이는 제 1, 2커플러(110, 130)가 러버(120)와 결합 후, 결합력을 상승시키기 위해 제 1, 2돌출부(111, 131)의 회전축을 회전시키고, 상기 회전축의 회전으로 돌출하게 되는 지지부가 결합홈(121)의 내부 일부분에 박힘 되어 결합력을 상승시키게 된다.
상기 제 1, 2커플러(110, 130)가 러버(120)에 결합되는 일측 면에는 하나 이상 다수개의 고정돌기가 각각 형성되어 있다.
상기 고정돌기는 일정한 두께로 형성되어 있고 끝단은 모따기로 마무리 되어 있다.
상기 러버(120)에 고정돌기가 조립되어 회전력을 전달한다.
본 발명인 커플링(100) 제조공정은,
상기한 커플링(100)을 이용하되,
운전자가 스티어링 휠의 돌리는 힘을 증폭시켜 차량의 바퀴를 유동시키는 전동파워스티어링에 모터의 웜샤프트와 연결되어 동력을 전달하며 제 1돌출부(111)가 형성된 제 1커플러(110)와, 상기 제 1커플러(110)와 연결되어 동력을 전달하고 충격을 흡수하며 다수의 결합홈(121)이 형성된 러버(120) 및 상기 러버(120)와 연결되어 동력을 전달하며 제 2돌출부(131)가 형성된 제 2커플러(130)로 구성되어 제 1커플러(110), 러버(120) 및 제 2커플러(130)를 상호 결합한다.
이때, 상기 러버(120)는 고무에 코드(123)를 와인딩 후 성형하여 완성되는 것이다.
이에 제조공정을 설명하면,
[고무준비단계(500)]
원자재와 부자재를 준비하여 고무를 배합하고, 절단한 후 고무를 완성한다.
이때, 상기 고무에는 원자재(천연고무)와 부자재(폴리부타디엔고무)가 혼합되어 배합되고, 코드(123)는 섬유사으로 구성된다.
또한, 상기 고무에는 다층나노튜브, 산화방지제가 혼합된 제 1혼합물과, 상기 제 1혼합물에 분산제가 혼합된 최종혼합물이 포함될 수 있다.
상기 천연고무, 폴리부타디엔고무 및 최종혼합물은 4 : 3 : 1의 비율로 혼합되고, 가공, 압출하여 고무가 완성된다.
상기 고무에는 MWNT(Multi-Walled Nano Tube. 이하 '다층나노튜브'라함.) 2 ~ 4(0.1g/㎖) 중량부와, 산화방지제 0.2 중량부가 혼합된 제 1혼합물(200) 및 분산제(500) 1 ~ 5 중량부가 혼합된 최종혼합물(600)로 구성된다.
[코드준비단계(600)]
접착처리와 동시에 와인딩하여 코드(123)를 완성한다.
[성형단계(700)]
상기 고무와 코드(123)를 성형하는 성형단계(700)로 러버(120)를 완성한다.
[결합단계]
상기에서 러버(120)가 완성되면 러버(120)의 상측에 제 1커플러(110)를 결합하고, 하측에 제 2커플러(130)를 결합하여 커플링(100)을 완성하게 된다.
상기와 같은 본 발명에 따르면, 전동파워스티어링에 구성된 커플링의 구성요소 중 축댐퍼를 사용하지 않음으로 공정이 변경되어 가격을 절감시킬 수 있고, 상기 커플링의 구성요소인 러버에 코드를 와인딩하여 성형함으로 중량절감, 공정단축을 시킬 수 있는 등 효과가 있다.
10 : 종래커플링 11 : 제 1커플러 13 : 러버
15 : 축댐퍼 17 : 제 2커플러
100 : 커플링
110 : 제 1커플러 111 : 제 1돌출부
120 : 러버 121 : 결합홈 123 : 코드
130 : 제 2커플러 131 : 제 2돌출부
500 : 고무준비단계
600 : 코드준비단계
700 : 성형단계
15 : 축댐퍼 17 : 제 2커플러
100 : 커플링
110 : 제 1커플러 111 : 제 1돌출부
120 : 러버 121 : 결합홈 123 : 코드
130 : 제 2커플러 131 : 제 2돌출부
500 : 고무준비단계
600 : 코드준비단계
700 : 성형단계
Claims (3)
- 운전자가 스티어링 휠의 돌리는 힘을 증폭시켜 차량의 바퀴를 유동시키는 전동파워스티어링에 구성된 커플링에 있어서,
상기 커플링(100)은,
모터의 웜샤프트와 연결되어 동력을 전달하며 제 1돌출부(111)가 형성된 제 1커플러(110)와,
상기 제 1커플러(110)와 연결되어 동력을 전달하고 충격을 흡수하며 다수의 결합홈(121)이 형성되고 코드(123)가 와인딩된 러버(120) 및
상기 러버(120)와 연결되어 동력을 전달하며 제 2돌출부(131)가 형성된 제 2커플러(130)로 구성되어 있는 것을 특징으로 하는 코드를 이용한 전동파워스티어링용 커플링.
- 운전자가 스티어링 휠의 돌리는 힘을 증폭시켜 차량의 바퀴를 유동시키는 전동파워스티어링에 모터의 웜샤프트와 연결되어 동력을 전달하며 제 1돌출부(111)가 형성된 제 1커플러(110)와, 상기 제 1커플러(110)와 연결되어 동력을 전달하고 충격을 흡수하며 다수의 결합홈(121)이 형성된 러버(120) 및 상기 러버(120)와 연결되어 동력을 전달하며 제 2돌출부(131)가 형성된 제 2커플러(130)로 구성되어 제 1커플러(110), 러버(120) 및 제 2커플러(130)를 상호 결합하되,
상기 러버(120)는,
원자재와 부자재를 준비하여 고무를 배합하고, 절단한 후 고무를 완성하는 고무준비단계(500)와,
접착처리된 코드(123)를 완성하는 코드준비단계(600) 및
상기 고무와 코드(123)를 성형하는 성형단계(700)로 완성되는 것을 특징으로 하는 코드를 이용한 전동파워스티어링용 커플링 제조공정.
- 삭제
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|---|---|---|---|
| KR1020210187601A KR102649994B1 (ko) | 2021-12-24 | 2021-12-24 | 코드를 이용한 전동파워스티어링용 커플링 및 그 제조공정 |
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| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| KR1020210187601A KR102649994B1 (ko) | 2021-12-24 | 2021-12-24 | 코드를 이용한 전동파워스티어링용 커플링 및 그 제조공정 |
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|---|---|---|---|---|
| US4172369A (en) | 1978-03-13 | 1979-10-30 | Hayes Charles J | Flexible coupling |
| US20120264525A1 (en) | 2011-04-15 | 2012-10-18 | Asa Electronics Industry Co., Ltd | Coupling |
| KR101482602B1 (ko) | 2014-05-23 | 2015-01-14 | 주식회사 에코원홀딩스 | 발열사 제조를 위한 전도/발열성 폴리머 제조방법과, 이를 이용한 발열사 제조방법 및 이로부터 제조되는 발열사 |
Family Cites Families (2)
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| US20150354636A1 (en) * | 2013-02-22 | 2015-12-10 | Nabeya Bi-Tech Kabushiki Kaisha | Coupling |
-
2021
- 2021-12-24 KR KR1020210187601A patent/KR102649994B1/ko active IP Right Grant
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| Publication number | Publication date |
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| KR20230097778A (ko) | 2023-07-03 |
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