KR20070044732A - 벨트 타입 전동식 동력 보조 조향장치 - Google Patents

벨트 타입 전동식 동력 보조 조향장치 Download PDF

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Abstract

본 발명은 벨트 타입 전동식 동력 보조 조향장치의 모터 풀리 하우징 결합구조에 관한 것이다.
본 발명은 자동차의 조향휠; 상기 조향휠에 연결되고 일측에 피니언 기어부가 형성되어 있는 피니언축; 상기 자동차의 양쪽 바퀴에 연결되고 일측에는 상기 피니언 기어부와 맞물리는 랙 기어부가 형성되어 있고 타측에는 볼 스크류가 형성되어 있으며 랙 하우징에 내장되는 랙바; 상기 랙 기어부와 상기 볼 스크류를 감싸는 기어박스 하우징; 운전자가 상기 조향휠에 가하는 토크를 감지하고 감지된 토크에 비례하는 전기신호를 출력하는 토크 센서; 상기 토크 센서로부터 전해지는 전기신호에 기초하여 제어신호를 발생하는 전자 제어 장치(Electronic Control Unit); 상기 전자 제어 장치로부터 전해지는 제어신호에 기초하여 보조동력을 발생시키는 모터; 상기 모터를 감싸며 상기 기어박스 하우징에 장착되는 모터 풀리 하우징; 및 상기 모터의 회전력을 랙바로 전달시키는 벨트를 포함하는 벨트 타입 전동식 동력 보조 조향장치에 있어서, 상기 모터 풀리 하우징이 상기 기어박스 하우징에 결합 될 때 상기 볼트의 머리 부분과 상기 기어박스 하우징 사이에 볼트 풀림 방지 와셔를 구비한 것을 특징으로 하는 벨트 타입 전동식 동력 보조 조향장치의 모터 풀리 하우징 결합구조를 제공한다.
본 발명에 의하면, 기어박스 하우징에 모터 풀리 하우징을 결합할 때 볼트 풀림 방지 와셔 등을 사용하여 볼트의 풀림을 방지하고 모터축이 볼 너트를 구비한 랙바의 축 방향으로 이동하는 것을 방지하여 벨트의 장력이 낮아지는 것을 방지하고 소음발생 및 벨트의 손상을 미연에 방지하는 효과가 있다.
벨트 타입, 전동식, 조향장치, 모터 풀리 하우징, 와셔

Description

벨트 타입 전동식 동력 보조 조향장치 {Belt-type Electric Power Steering Apparatus}
도 1은 종래 기술에 따른 자동차의 전동식 동력 보조 조향장치의 구성도,
도 2는 종래 기술에 따른 자동차의 전동식 동력 보조 조향장치의 부분 단면도,
도 3은 종래 기술에 따른 모터 풀리 하우징과 기어박스 하우징의 측면도,
도 4는 본 발명의 제 1 실시예에 따른 도 3의 B 부분 측면도,
도 5a는 본 발명의 제 2 실시예에 따른 도 3의 B 부분 정면도,
도 5b는 본 발명의 제 2 실시예에 따른 도 3의 B 부분 측면도,
도 6은 도 4 및 도 5b의 볼트 풀림 방지 와셔의 평면도이다.
< 도면의 주요 부분에 대한 부호의 설명 >
100: 조향 계통 101: 조향휠
102: 조향축 103: 유니버설 조인트
104: 피니언축 105: 랙-피니언 기구부
106: 타이로드 107: 너클암
108: 바퀴 109: 랙바
111: 피니언 기어부 112: 랙 기어부
120: 보조 동력 기구 130: 모터
140: 벨트식 전동장치 150: 볼 스크류부
201: 볼 203: 볼 스크류
205: 볼 너트 207: 베어링
223: 랙 하우징 230: 벨트
240: 모터 풀리 하우징 250: 기어박스 하우징
350: 볼트 가이드 홀 400: 볼트
410: 볼트 머리 430: 볼트 풀림 방지 와셔
500: 제 1 요철 510: 블록형 와셔
530: 제 2 요철 540: 볼트 구멍
600: C형 스프링 와셔 610: 접시형 스프링 와셔
620: 내치형 와셔 630: 외치형 와셔
640: 내외치형 와셔 650: 접시형 와셔
본 발명은 벨트 타입 전동식 동력 보조 조향장치에 관한 것이다. 더욱 상세하게는, 벨트타입 전동식 동력 보조 조향장치에 있어서 모터 풀리 하우징과 기어박스 하우징을 볼트로 체결할 때 볼트의 풀림 방지와 모터 풀리 하우징의 처짐을 방지하는 벨트 타입 전동식 동력 보조 조향장치의 모터 풀리 하우징 결합구조에 관한 것이다.
일반적으로 자동차의 동력 보조 조향장치로는 유압 펌프의 유압을 이용한 유압식 동력 보조 조향장치(Hydraulic Power Steering Apparatus)가 사용되고 있지만, 1990년대 이후 전기 모터를 이용한 전동식 동력 보조 조향장치(Electric Power Steering Apparatus)가 점차로 보편화되어 가고 있다.
기존의 유압식 동력 보조 조향장치는 동력을 보조해 주는 동력원인 유압 펌프가 엔진에 의해 구동되어 조향휠의 회전 여부와 상관없이 항상 에너지를 소모하는 데 비해서 전동식 동력 보조 조향장치는 조향휠이 회전하여 토크가 발생되면 전기 에너지로 구동되는 모터가 조향 보조 동력을 제공한다. 따라서 전동식 동력 보조 조향장치를 사용하는 경우 유압식 동력 보조 조향장치에 비해 에너지 효율을 향상시킬 수 있다.
도 1은 종래 기술에 따른 자동차의 전동식 동력 보조 조향장치의 구성도이다.
도 1에서 도시하는 바와 같이 일반적으로 전동식 동력 보조 조향장치는 조향휠(101)부터 양측 바퀴(108)까지 이어지는 조향 계통(100) 및 조량 계통(100)에 조향 보조 동력을 제공하는 보조 동력 기구(120)를 포함하여 구성된다.
조향 계통(100)은 일측이 조향휠(101)에 연결되어 조향휠(101)과 함께 회전하고 타측은 한 쌍의 유니버설 조인트(103)를 매개로 피니언축(104)에 연결되는 조향축(102)을 포함하여 구성된다. 또한, 피니언축(104)은 랙-피니언 기구부(105)를 통해 랙바(109)에 연결되고, 랙바(109)의 양단은 타이로드(106)와 너클암(107)을 통해 차량의 바퀴(108)에 연결된다.
랙-피니언 기구부(105)는 피니언축(104)에 형성되어 있는 피니언 기어부(111)와 랙바(109)의 외주면 일측에 형성되어 있는 랙 기어부(112)가 서로 맞물려서 형성되므로 운전자가 조향휠(101)을 조작하면 조향 계통(100)에서 토크가 발생하고, 발생한 토크에 의해서 랙-피니언 기구부(105)와 타이로드(106)를 통하여 바퀴(108)를 조향하게 된다.
보조 동력 기구(120)는 운전자가 조향휠(101)에 가하는 토크를 감지하고 감지된 토크에 비례하는 전기 신호를 출력하는 토크 센서(121), 토크 센서(121)로부터 전해지는 전기 신호에 기초하여 제어 신호를 발생하는 전자 제어 장치(ECU: Electronic Control Unit, 123), 전자 제어 장치(123)로부터 전해지는 제어 신호에 기초하여 보조 동력을 발생시키는 모터(130) 및 벨트를 매개로 모터(130)에서 발생한 보조 동력을 랙바(109)에 전달하는 벨트식 전동장치(140)를 포함하여 구성된다.
따라서, 전동식 동력 보조 조향장치는 조향휠(101)의 회전에 의해 발생한 토크가 랙-피니언 기구부(105)를 거쳐서 랙바(109)에 전달되고, 발생된 토크에 따라 모터(130)에서 발생한 보조 동력이 벨트식 전동장치(140)에 의해 볼 스크류부(150)를 거쳐서 랙바(109)에 전달되도록 형성된다. 즉, 조향 계통(100)에서 발생한 토크와 모터(130)에서 발생한 보조 동력이 합쳐져서 랙바(109)를 축 방향으로 운동하도록 하는 것이다.
도 2는 종래 기술에 따른 자동차의 전동식 동력 보조 조향장치의 부분 단면도이다.
도 2에서 도시하는 바와 같이 종래 기술에 따른 자동차의 전동식 동력 보조 조향장치는 차량의 가로 방향으로 연장되고 외주면 일측에 랙 기어부를 형성하고 있는 랙바(109), 랙 기어부와 맞물리는 피니언 기어부를 형성하고 있는 피니언축(104), 볼(201)을 매개로 볼 스크류(203)와 맞물리는 볼 너트(205)로 구성되는 볼 스크류부(150), 볼 너트(205)와 모터축(221)을 연결하는 벨트식 전동장치(140) 및 모터(130)를 포함하며, 또한 모터 풀리 하우징(240)은 모터를 감싸며 기어박스 하우징(250)에 볼트 결합에 의해 고정된다.
피니언축(104)은 조향축을 통해 조향휠에 연결되고, 외주면 일측에 일정 길이의 스크류가 형성되어 있는 랙바(109)는 랙 하우징(223)에 내장된다.
볼 스크류부(150)는 랙바(109)와 동축 상에 형성되되 랙바(109)를 둘러싸는 볼 너트(205)와 랙바(109)의 외주면에 형성되어 있는 볼 스크류(203)에 접하는 볼(201)을 포함하여 구성된다. 볼 너트(205)는 모터축(221)이 회전함에 따라 함께 회전하는데, 볼 너트(205)의 매끄러운 회전을 위해 볼 너트(205)의 외주면과 랙 하우징(223)의 내주면 사이에는 베어링(207)이 구비된다.
벨트식 전동장치(140)는 모터축(221) 및 볼 너트(205)를 서로 연결하는 벨트(230)를 포함하여 형성되며, 조향휠에 가해진 조향 토크에 비례하여 모터(130)에서 발생하는 보조 동력을 볼 너트(205)를 통해 랙바(109)에 전달한다. 즉, 모터축(221)이 회전함에 따라 벨트(230)에 의해 모터축(221)의 회전력을 전달받은 볼 너트(205)도 회전하고, 볼 너트(205)가 회전함에 따라 볼(201) 및 볼 스크류(203)의 운동에 따라 랙바(109)가 축 방향으로 직선 운동을 하게 되는 것이다.
도 3은 종래 기술에 따른 모터 풀리 하우징과 기어박스 하우징의 측면도이다.
모터는 모터를 감싸는 모터 풀리 하우징(240)과 기어박스 하우징(250)의 볼트 결합에 의해 고정된다. 조향시 모터축(221)이 회전하면서 벨트(230)를 구동하여 볼 너트(205)부위를 회전하게 되면 벨트(230)의 장력에 의해 모터축(221)과 볼 너트(205)를 구비한 랙바(109)의 축이 서로 당기는 방향으로 힘이 작용한다. 위와 같이 발생한 힘은 기구적으로 가장 취약한 부분인 모터 풀리 하우징(240)과 기어박스 하우징(250)의 볼트 결합 부위로 집중되는 한편 조향시 모터축(221)이 회전하면서 발생하는 진동 및 충격 등에 의한 볼트 풀림 현상으로 모터축(221)이 볼 너트(205)를 구비한 랙바(109) 방향으로 이동하게 되어 벨트(230)의 장력이 낮아지고 벨트(230)와 풀리 사이에서 소음이 발생하며 벨트(230)가 손상되는 문제점이 있었다.
이러한 문제점을 해결하기 위해 본 발명은, 벨트타입 전동식 동력 보조 조향장치에 있어서 모터 풀리 하우징과 기어박스 하우징을 볼트로 체결할 때 볼트의 풀림 방지와 모터 풀리 하우징의 처짐을 방지하는 벨트 타입 전동식 동력 보조 조향장치의 모터 풀리 하우징 결합구조를 제공하는 데 그 목적이 있다.
이러한 목적을 달성하기 위해 본 발명은, 자동차의 조향휠, 조향휠에 연결되고 일측에 피니언 기어부가 형성되어 있는 피니언축, 자동차의 양쪽 바퀴에 연결되고 일측에는 피니언 기어부와 맞물리는 랙 기어부가 형성되어 있고 타측에는 볼 스 크류가 형성되어 있으며 랙 하우징에 내장되는 랙바, 랙 기어부와 볼 스크류를 감싸는 기어박스 하우징 운전자가 조향휠에 가하는 토크를 감지하고 감지된 토크에 비례하는 전기신호를 출력하는 토크 센서로부터 전해지는 전기신호에 기초하여 제어신호를 발생하는 전자 제어 장치(Electronic Control Unit), 전자 제어 장치로부터 전해지는 제어신호에 기초하여 보조동력을 발생시키는 모터, 모터를 감싸며 기어박스 하우징에 장착되는 모터 풀리 하우징 및 모터의 회전력을 랙바로 전달시키는 벨트를 포함하는 벨트 타입 전동식 동력 보조 조향장치의 모터 풀리 하우징의 결합구조에 있어서, 모터 풀리 하우징이 기어박스 하우징에 결합 될 때 볼트의 머리 부분과 기어박스 하우징 사이에 볼트 풀림 방지 와셔를 구비한 것을 특징으로 하는 벨트 타입 전동식 동력 보조 조향장치의 모터 풀리 하우징 결합구조를 제공한다.
이하, 본 발명의 바람직한 실시예를 첨부된 도면들을 참조하여 상세히 설명한다. 우선 각 도면의 구성요소들에 참조부호를 부가함에 있어서, 동일한 구성요소들에 대해서는 비록 다른 도면상에 표시되더라도 가능한 한 동일한 부호를 가지도록 하고 있음에 유의해야 한다. 또한, 본 발명을 설명함에 있어, 관련된 공지 구성 또는 기능에 대한 구체적인 설명이 본 발명의 요지를 흐릴 수 있다고 판단되는 경우에는 그 상세한 설명은 생략한다.
도 4는 본 발명의 제 1 실시예에 따른 도 3의 B 부분 측면도이다.
모터 풀리 하우징(240)과 기어박스 하우징(250)이 볼트 결합되는 부위를 도시한 것으로서 볼트 머리(410)와 기어박스 하우징(250) 사이에 볼트 풀림 방지 와 셔(430)를 장착한 모습이다.
도 5a는 본 발명의 제 2 실시예에 따른 도 3의 B 부분 정면도이고 도 5b는 본 발명의 제 2 실시예에 따른 도 3의 B 부분 측면도이다.
기어박스 하우징(250)에 볼트 결합으로 장착된 모터 풀리 하우징(240)은 벨트(230)의 장력으로 인하여 화살표 방향으로 힘을 받는다. 이와 같은 힘에 의해 모터 풀리 하우징(240)이 화살표 방향으로 이동하는 것을 방지하기 위하여 볼트 가이드 홀(350)의 좌우측에 제 1 요철(500)을 형성하며 볼트 머리(410)와 기어박스 하우징(250) 사이에는, 일면에 제 2 요철(530)을 형성하며 중앙에 볼트 구멍(540)을 형성한 블록형 와셔(510)를 구비한다.
볼트 머리(410) 부분과 블록형 와셔(510) 사이에 볼트 풀림 방지 와셔(430)를 장착하여 블록형 와셔(510)에 형성된 제 2 요철(530)과 기어박스 하우징(250)의 볼트 가이드 홀(350) 좌우측에 형성된 제 1 요철(500)에 의해 모터 풀리 하우징(240)의 상하 유동을 방지하며, 또한 볼트 머리(410)와 블록형 와셔(510) 사이에 볼트 풀림 방지 와셔(430)를 장착하여 자동차의 운행시 발생하는 진동 등에 의해 볼트(400)가 풀리는 것을 방지한다.
도 6은 도 4 및 도 5b의 볼트 풀림 방지 와셔의 평면도이다.
와셔는 일반적으로 볼트 또는 너트의 조임력에 의해 볼트 머리나 너트가 결합 대상을 파손하는 것을 방지하기 위하여 또는 조여진 볼트 또는 너트가 기계적인 진동에 의해 풀리는 것을 방지하기 위하여 사용된다.
재료의 파손 방지를 위한 와셔로는 금속재질의 대략 평평한 도우넛형의 평와 셔가 가장 일반적으로 사용되며, 볼트 풀림 방지를 위한 볼트 풀림 방지 와셔(430)로는 다음에서 설명하는 와셔들이 주로 사용된다.
코일 스프링의 1 회전 분량을 절단한 형상의 C 형 스프링 와셔(600), 접시 형상의 접시형 스프링 와셔(610), 와셔의 내주면에 요철이 형성된 내치형 와셔(620), 와셔의 외주면에 요철이 형성된 외치형 와셔(630), 와셔의 내주면과 외주면 양쪽에 요철을 구비한 내외치형 와셔(640), 접시 형상으로서 외주면에 요철을 구비한 접시형 와셔(650) 등이 있다.
이상의 설명은 본 발명의 기술 사상을 예시적으로 설명한 것에 불과한 것으로서, 본 발명이 속하는 기술 분야에서 통상의 지식을 가진 자라면 본 발명의 본질적인 특성에서 벗어나지 않는 범위에서 다양한 수정 및 변형이 가능할 것이다. 따라서, 본 발명에 개시된 실시예들은 본 발명의 기술 사상을 한정하기 위한 것이 아니라 설명하기 위한 것이고, 이러한 실시예에 의하여 본 발명의 기술 사상의 범위가 한정되는 것은 아니다. 본 발명의 보호 범위는 아래의 청구범위에 의하여 해석되어야 하며, 그와 동등한 범위 내에 있는 모든 기술 사상은 본 발명의 권리범위에 포함되는 것으로 해석되어야 할 것이다.
이상에서 설명한 바와 같이 본 발명에 의하면, 기어박스 하우징에 모터 풀리 하우징을 결합할 때 볼트 풀림 방지 와셔 등을 사용함으로써, 볼트의 풀림을 방지하고 모터축이 볼 너트를 구비한 랙바의 축 방향으로 이동하는 것을 방지하여 벨트의 장력이 낮아지는 것을 방지하고 소음 발생 및 벨트의 손상을 미연에 방지하는 효과가 있다.

Claims (4)

  1. 운전자가 조향휠에 가하는 토크를 감지하고 감지된 토크에 비례하는 전기신호를 출력하는 토크 센서; 상기 토크 센서로부터 전해지는 전기신호에 기초하여 제어신호를 발생하는 전자 제어 장치(Electronic Control Unit); 상기 전자 제어 장치로부터 전해지는 제어신호에 기초하여 보조동력을 발생시키는 모터; 상기 모터를 감싸며 기어박스 하우징에 장착되는 모터 풀리 하우징; 및 상기 모터의 회전력을 랙바로 전달시키는 벨트를 포함하는 벨트 타입 전동식 동력 보조 조향장치에 있어서,
    상기 모터 풀리 하우징이 상기 기어박스 하우징에 결합되는 부위에 볼트의 머리 부분과 상기 기어박스 하우징 사이에 볼트 풀림 방지 와셔를 구비한 것을 특징으로 하는 벨트 타입 전동식 동력 보조 조향장치.
  2. 랙 기어부와 볼 스크류를 감싸는 기어박스 하우징; 모터를 감싸며 상기 기어박스 하우징에 장착되는 모터 풀리 하우징; 및 상기 모터의 회전력을 랙바로 전달시키는 벨트를 포함하는 벨트 타입 전동식 동력 보조 조향장치의 모터 풀리 하우징 결합구조에 있어서,
    상기 모터 풀리 하우징이 결합되는 상기 기어박스 하우징의 볼트 가이드 홀 좌우면에 톱니 모양의 제 1 요철을 형성하며 볼트의 머리와 상기 기어박스 하우징 사이에 상기 제 1 요철에 치합하는 제 2 요철이 형성된 블록형 와셔를 포함하는 것 을 특징으로 하는 벨트 타입 전동식 동력 보조 조향장치의 모터 풀리 하우징 결합구조.
  3. 제 2 항에 있어서,
    상기 블록형 와셔와 상기 볼트의 머리 사이에 볼트 풀림 방지 와셔를 구비한 것을 특징으로 하는 벨트 타입 전동식 동력 보조 조향장치의 모터 풀리 하우징 결합구조.
  4. 제 1 항 또는 제 3 항 중 어느 한 항에 있어서,
    상기 볼트 풀림 방지 와셔는 접시형 스프링와셔, C형 스프링 와셔, 외치형 와셔, 내치형 와셔, 내외치형 와셔, 접시형 와셔 중 어느 하나인 것을 특징으로 하는 벨트 타입 전동식 동력 보조 조향장치의 모터 풀리 하우징 결합구조.
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* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN114007923A (zh) * 2019-06-20 2022-02-01 株式会社万都 线控转向型转向装置

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