KR20120053166A - 자동차의 조향장치 - Google Patents

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Abstract

본 발명은 자동차의 조향장치에 관한 것이다.
본 발명은 외주면에 환형의 마그넷이 결합되고, 내주면에 하나 이상의 돌기부가 등간격으로 돌출 형성되는 환형부재 및 외주면에 상기 돌기부가 일치되어 끼워지는 하나 이상의 홈부가 형성되는 입력축을 포함하여 구성되는 자동차의 조향장치를 제공한다.
본 발명에 의하면, 제1 자성구조체의 환형부재에 형성된 돌기부가 입력축에 형성된 홈부에 안착되어 견고하게 결합 되고, 입력축에 형성된 세레이션에 의해 결합강도가 더욱 극대화되어 서로 헛도는 것을 방지할 수 있고, 충격이나 온도팽창계수 차이에 의해 입력축과 제1 자성구조체가 서로 헛도는 현상으로 인하여 토크 측정값의 오류가 발생되거나, 제1 자성구조체가 파손되는 것을 방지할 수 있는 효과가 있다.

Description

자동차의 조향장치{The Steering Apparatus for Vehicle}
본 발명은 자동차의 조향장치에 관한 것이다. 보다 상세하게는 제1 자성구조체의 환형부재에 형성된 돌기부가 입력축에 형성된 홈부에 안착되어 견고하게 결합 되고, 입력축에 형성된 세레이션에 의해 결합강도가 더욱 극대화되어 서로 헛도는 것을 방지할 수 있고, 충격이나 온도팽창계수 차이에 의해 입력축과 제1 자성구조체가 서로 헛도는 현상으로 인하여 토크 측정값의 오류가 발생되거나, 제1 자성구조체가 파손되는 것을 방지할 수 있는 자동차의 조향장치에 관한 것이다.
일반적으로 차량에는 조향휠(핸들)의 조향력을 경감하여 조향 상태의 안정성을 보장하기 위한 수단으로서 동력보조 조향장치가 사용되는데, 이와 같은 동력보조 조향장치에는 기존에 유압을 이용한 유압식 조향장치(HPS; Hydraulic Power Steering System)가 차량에 널리 이용되었으나, 최근에는 유압을 사용하던 기존의 방식과는 달리 모터의 회전력을 이용하여 운전자의 조향력을 쉽게 해주며 환경친화적인 전동식 조향장치(EPS; Electronic Power Steering System)가 차량에 보편적으로 설치되고 있다.
이와 같은 전동식 조향장치(EPS)는 차속센서, 조향 앵글 센서 및 조향 토크 센서 등에서 감지한 차량의 운행조건에 따라 전자제어장치(Electronic Control Unit)에서 모터를 구동시켜 저속 운행시에는 가볍고 편안한 조향감을 부여하고, 고속 운행시에는 무거운 조향감과 더불어 양호한 방향 안정성을 부여하며, 조향휠의 회전각에 따른 조속한 조향휠의 복원력을 제공하여 비상 상황에서 급속한 조향이 이루어지도록 하여 운전자에게 최적의 조향 조건을 제공하게 된다.
한편, 상기와 같은 전동식 조향장치는 운전자의 조향휠 회전력을 하측으로 전달할 수 있도록 조향휠과 기어박스의 사이에 배치되는 조향컬럼의 외부에 모터가 설치되어 그 내부의 조향축을 회전시킬 수 있도록 구성되어 조향휠 조타에 따른 운전자의 조향력을 보조하게 된다.
도 1은 종래기술에 의한 전동식 조향장치의 개략적인 구성도로서, 도 1에서 도시된 바와 같이 전동식 조향장치(100)는 조향휠(102)로부터 양측 바퀴(126)까지 이어지는 조향 계통(130) 및 조향 계통(130)에 조향 보조 동력을 제공하는 보조 동력 기구(140)를 포함하여 구성된다.
조향 계통(130)은 일측이 조향휠(102)에 연결되어 조향휠(102)과 함께 회전하고 타측은 한 쌍의 유니버설 조인트(104)를 매개로 피니언축(108)에 연결되는 조향축(106)을 포함하여 구성된다. 또한, 피니언축(108)은 랙-피니언 기구부(110)를 통해 랙바(112)에 연결되고, 랙바(112)의 양단은 타이로드(122)와 너클암(124)을 통해 차량의 바퀴(126)에 연결된다.
보조 동력 기구(140)는 운전자가 조향휠(102)에 가하는 토크를 감지하고 감지된 토크에 비례하는 전기 신호를 출력하는 토크 센서(142)와, 토크 센서(142)로부터 전해지는 전기신호에 기초하여 제어 신호를 발생하는 전자 제어 장치(144), 전자 제어 장치(144)로부터 전해지는 제어 신호에 기초하여 보조 동력을 발생시키는 모터(146) 및 모터(146)에서 발생한 보조 동력을 조향축(106)에 전달하기 위하여 웜 기어(152) 및 웜휠 기어(156)을 구비한 감속기(150)를 포함하여 구성된다.
도 2는 종래기술에 의한 토크센서가 장착된 조향축을 도시한 단면도이다.
상기 토크센서(142)는 입력축(230)에 연결되는 제1 자성구조체(260)와, 토션바(220)에 의해 입력축(230)과 결합하는 출력축(210)에 연결되는 제2 자성구조체(280)를 포함한다.
제1자성구조체(260)는 입력축(230)이 삽입되기 위한 중공으로 형성된 환형부재(264)와, 환형부재(264)의 외주면에 환형의 고리 형상의 마그넷(262)를 포함한다.
제2 자성구조체(280)는 제1 스테이터(240) 및 제2 스테이터(270)를 포함한다. 제1 스테이터(240)와 제2 스테이터(280)에는 축방향으로 연장된 복수 개의 이(tooth)(244)(274)가 각각 형성되고, 그 외주면에는 반경방향으로 연장된 컬렉터(242)(272)가 각각 형성된다.
제1 자성구조체(260)와 제2 자성구조체(280)의 결합이 완료되면, 복수 개의 이(244)(274)들이 서로 맞물리게 되고, 복수개의 이(244)(274)들은 마그넷(262)의 외주면과 마주하게 되며, 컬렉터(242)(272) 사이에는 컬렉터(242)(272) 사이에 형성되는 자기장 세기의 변화를 감지한 후 이를 전기적 신호로 변환하는 자기검출소자(250)가 삽입되는 에어 갭이 형성되어 자기검출소자(250)가 삽입된다. 상기 자기검출소자(250)에 의하여 측정된 자기장의 세기 변화 신호는 다른 동력수단으로 전달되어 바퀴를 회전시키도록 한다.
여기서, 상기 자기장 세기의 변화는 제2 자성구조체(280)에 대한 제1 자성구조체(260)의 회전변위가 발생하였을 경우 컬렉터(242)(272) 사이에 형성되는 자기장의 세기와, 회전변위가 발생하기 전에 컬렉터(242)(272) 사이에 형성되었던 자기장의 세기와의 차이를 의미한다.
그러나, 입력축과 제1 자성구조체의 결합이 불안정하여 충격이나 온도팽창계수 차이에 의해 입력축과 제1 자성구조체가 서로 헛도는 현상으로 토크 측정값의 오류가 발생되거나, 제1 자성구조체가 파손되는 심각한 문제점이 있었다.
전술한 문제점을 해결하기 위해 본 발명은 자동차의 조향장치에 있어서, 제1 자성구조체의 환형부재에 형성된 돌기부가 입력축에 형성된 홈부에 안착되어 견고하게 결합 되고, 입력축에 형성된 세레이션에 의해 결합강도가 더욱 극대화되어 서로 헛도는 것을 방지할 수 있고, 충격이나 온도팽창계수 차이에 의해 입력축과 제1 자성구조체가 서로 헛도는 현상으로 인하여 토크 측정값의 오류가 발생되거나, 제1 자성구조체가 파손되는 것을 방지할 수 있는 자동차의 조향장치를 제공하는데 그 목적이 있다.
이러한 목적을 달성하기 위하여 본 발명은 외주면에 환형의 마그넷이 결합되고, 내주면에 하나 이상의 돌기부가 등간격으로 돌출 형성되는 환형부재 및 외주면에 상기 돌기부가 일치되어 끼워지는 하나 이상의 홈부가 형성되는 입력축을 포함하여 구성되는 자동차의 조향장치를 제공한다.
이상에서 설명한 바와 같이 본 발명에 의하면, 제1 자성구조체의 환형부재에 형성된 돌기부가 입력축에 형성된 홈부에 안착되어 견고하게 결합 되고, 입력축에 형성된 세레이션에 의해 결합강도가 더욱 극대화되어 서로 헛도는 것을 방지할 수 있고, 충격이나 온도팽창계수 차이에 의해 입력축과 제1 자성구조체가 서로 헛도는 현상으로 인하여 토크 측정값의 오류가 발생되거나, 제1 자성구조체가 파손되는 것을 방지할 수 있는 효과가 있다.
도 1은 종래기술에 의한 전동식 조향장치의 개략적인 구성도;
도 2는 종래기술에 의한 토크센서가 장착된 조향축을 도시한 단면도;
도 3은 본 발명의 의한 자동차의 조향장치 일부를 나타내는 분해 사시도이다.
이하, 본 발명의 일부 실시예들을 예시적인 도면을 통해 상세하게 설명한다. 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.
또한, 본 발명의 구성 요소를 설명하는 데 있어서, 제 1, 제 2, A, B, (a), (b) 등의 용어를 사용할 수 있다. 이러한 용어는 그 구성 요소를 다른 구성 요소와 구별하기 위한 것일 뿐, 그 용어에 의해 해당 구성 요소의 본질이나 차례 또는 순서 등이 한정되지 않는다. 어떤 구성 요소가 다른 구성요소에 "연결", "결합" 또는 "접속"된다고 기재된 경우, 그 구성 요소는 그 다른 구성요소에 직접적으로 연결되거나 또는 접속될 수 있지만, 각 구성 요소 사이에 또 다른 구성 요소가 "연결", "결합" 또는 "접속"될 수도 있다고 이해되어야 할 것이다.
도 3은 본 발명의 의한 자동차의 조향장치 일부를 나타내는 분해 사시도이다.
도 3에 도시된 바와 같이 본 발명의 실시예에 의한 자동차의 조향장치는 외주면에 환형의 마그넷이 결합되고, 내주면에 하나 이상의 돌기부가 등간격으로 돌출 형성되는 환형부재 및 외주면에 상기 돌기부가 일치되어 끼워지는 하나 이상의 홈부와 외주면에 세레이션이 형성되는 입력축을 포함하여 구성된다.
토크센서(142)는 입력축(230)에 연결되는 제1 자성구조체(260)와, 토션바(도 2의 220 참조)에 의해 입력축(230)과 결합하는 출력축(도 2의 210 참조)에 연결되는 제2 자성구조체(280)로 구성되는데, 이들 부품이 서로 이탈되어 헛돌면서 발생되는 오류를 방지하기 위해 돌기부(266)와 홈부(232), 세레이션(234) 등의 결합 구조를 구비한 특징이 있다.
제1자성구조체(260)는 입력축(230)에 삽입되기 위한 중공으로 형성된 대략 원통형상의 환형부재(264)와, 환형부재(264)의 외주면에 환형의 고리 형상의 마그넷(262)이 접착제 등으로 결합된다.
상기 마그넷(262)은 소정의 폭을 갖는 환형의 고리 형상으로, 재질의 성질상 파손이 일어나기 쉬우므로 환형부재(264)에 결합되어 지지되어 보호되는데, 외주면의 둘레를 따라 N극과 S극이 교대로 반복되도록 형성된다.
상기 환형부재(264)는 내주면에 중심을 향하여 돌출되도록 축방향으로 길게 하나 이상의 돌기부(266)가 등간격으로 형성되고, 상기 환형부재(264)의 내주면이 장착되는 입력축(230)의 외주면에는 상기 돌기부(266)가 일치되어 끼워지는 하나 이상의 축방향으로 길게 홈부(232)가 함몰 형성되어 이루어진다.
또한, 상기 환형부재(264)에 홈부가 형성되어 있는 경우에는 이에 대응되어 결합되는 입력축(230)에 돌기부가 형성되게 된다.
이어서, 상기 입력축(230)의 외주면 지름과 상기 환형부재(264)의 내주면 지름은 결합시 압입될 수 있도록 형성되고, 입력축(230)의 외주면 중간에 직경이 확경되도록 하여 걸림턱(236)이 형성되며, 하나 이상의 홈부(232)가 축방향으로 길게 함몰 형성된다.
상기 걸림턱(236)은 입력축(230)의 외주면에 직경이 확경되도록 하여 단턱지게 형성되며, 홈부(232)는 입력축(230)의 외주면에 축방향으로 길게 함몰 형성된다.
또한, 상기 환형부재(264)의 내주면이 장착되는 입력축(230)의 외주면에는 압입시 결합강도가 더욱 극대화되도록 세레이션(234)이 형성되어 있다.
그리고, 환형부재(264)와 입력축(230)이 결합될 때 가이드 역할을 하여 돌기부(266)가 홈부(232)에 쉽게 끼워질 수 있도록 돌기부(266)의 축방향을 향하는 면의 일측 또는 양측에 경사부(268)가 형성된다.
즉, 상기 돌기부는 상기 입력축과 결합되는 방향의 단부 또는 양단부에 경사부가 형성된다.
제2 자성구조체(280)는 제1 스테이터(240) 및 제2 스테이터(270)를 포함한다. 제1 스테이터(240)와 제2 스테이터(280)에는 축방향으로 연장된 복수 개의 이(tooth)(244)(274)가 각각 형성되고, 그 외주면에는 반경방향으로 연장된 컬렉터(242)(272)가 각각 형성된다.
또한, 입력축(230)의 일측에 조향휠이 결합되고, 타측에 상기 제1 자성구조체(260)의 환형부재(264)에 형성된 돌기부(266)가 입력축(230)의 홈부(232)에 일치되도록 입력축(230)에 제1 자성구조체(260)를 강제 압입시켜 걸림턱(236)에 밀착되도록 결합한다.
입력축(230)과 제1 자성구조체(260)의 결합이 완료되면, 제1 자성구조체(260)의 환형부재(264)에 형성된 돌기부(266)가 입력축(230)의 홈부(232)에 안착되어 견고하게 결합 되고, 또한, 입력축(230)에 형성된 세레이션(234)에 의해 결합강도가 더욱 극대화된다.
제1 자성구조체(260)와 제2 자성구조체(280)의 결합이 완료되면, 복수 개의 이(244)(274)들이 서로 맞물리게 되고, 복수개의 이(244)(274)들은 마그넷(262)의 외주면과 마주하게 되며, 컬렉터(242)(272) 사이에는 에어 갭이 형성되어 컬렉터(242)(272) 사이에 형성되는 자기장 세기의 변화를 감지한 후 이를 전기적 신호로 변환하는 자기검출소자(250)가 에어 갭에 삽입된다.
상기 자기검출소자(250)에 의하여 측정된 자기장의 세기 변화 신호는 다른 동력수단으로 전달되어 바퀴를 회전시키도록 한다.
상술한 바와 같은 본 발명에 의하면, 제1 자성구조체의 환형부재에 형성된 돌기부가 입력축에 형성된 홈부에 안착되어 견고하게 결합 되고, 입력축에 형성된 세레이션에 의해 결합강도가 더욱 극대화되어 서로 헛도는 것을 방지할 수 있고, 충격이나 온도팽창계수 차이에 의해 입력축과 제1 자성구조체가 서로 헛도는 현상으로 인하여 토크 측정값의 오류가 발생되거나, 제1 자성구조체가 파손되는 것을 방지할 수 있는 효과가 있다.
이상에서, 본 발명의 실시예를 구성하는 모든 구성 요소들이 하나로 결합되거나 결합되어 동작하는 것으로 설명되었다고 해서, 본 발명이 반드시 이러한 실시예에 한정되는 것은 아니다. 즉, 본 발명의 목적 범위 안에서라면, 그 모든 구성 요소들이 하나 이상으로 선택적으로 결합하여 동작할 수도 있다.
또한, 이상에서 기재된 "포함하다", "구성하다" 또는 "가지다" 등의 용어는, 특별히 반대되는 기재가 없는 한, 해당 구성 요소가 내재될 수 있음을 의미하는 것이므로, 다른 구성 요소를 제외하는 것이 아니라 다른 구성 요소를 더 포함할 수 있는 것으로 해석되어야 한다. 기술적이거나 과학적인 용어를 포함한 모든 용어들은, 다르게 정의되지 않는 한, 본 발명이 속하는 기술 분야에서 통상의 지식을 가진 자에 의해 일반적으로 이해되는 것과 동일한 의미를 가진다. 사전에 정의된 용어와 같이 일반적으로 사용되는 용어들은 관련 기술의 문맥 상의 의미와 일치하는 것으로 해석되어야 하며, 본 발명에서 명백하게 정의하지 않는 한, 이상적이거나 과도하게 형식적인 의미로 해석되지 않는다.
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.
142 : 토크센서 210 : 출력축
220 : 토션바 230 : 입력축
232 : 홈부 234 : 세레이션
236 : 걸림턱 240 : 제1 스테이터
242 : 컬렉터 244 : 이
250 : 자기검출소자 260 : 제1 자성구조체
262 : 마그넷 264 : 환형부재
266 : 돌기부 268 : 경사부
270 : 제2 스테이터 272 : 컬렉터
274 : 이

Claims (4)

  1. 외주면에 환형의 마그넷이 결합되고, 내주면에 적어도 하나의 돌기부가 형성되는 환형부재; 및
    상기 돌기부와 대응되는 위치의 외주면에 상기 돌기부가 결합되는 홈부가 형성되는 입력축;
    을 포함하여 구성되는 자동차의 조향장치.
  2. 제 1 항에 있어서,
    상기 돌기부는 상기 입력축과 결합되는 방향의 단부 또는 양단부에 경사부가 형성된 것을 특징으로 하는 자동차의 조향장치.
  3. 제 1 항에 있어서,
    상기 입력축은 외주면에 상기 환형부재의 일측이 밀착되어 고정되도록 걸림턱이 형성되는 것을 특징으로 하는 자동차의 조향장치.
  4. 제 3 항에 있어서,
    상기 입력축은 상기 환형부재가 결합되는 외주면에 세레이션이 형성되는 것을 특징으로 하는 자동차의 조향장치.
KR1020100114288A 2010-11-17 2010-11-17 자동차의 조향장치 KR20120053166A (ko)

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Cited By (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP2017173035A (ja) * 2016-03-22 2017-09-28 Tdk株式会社 磁石構造体及び回転角度検出器

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