KR20120078847A - 동력전달모터 커플링장치 - Google Patents

Abstract

본 발명의 커플링장치(1)는 서로 동일한 형상과 구조인 요철구조로 이루어짐으로써 결합되면 서로 짝이 맞춰지는 한쌍의 제1?2커플러(10,20)와, 상기 제1?2커플러(10,20)의 사이로 위치되어져 제1커플러(10)쪽에서 제2커플러(20)쪽으로 또는 그역으로 동력을 전달하는 플렉서블롤러(30)로 구성되고, 탄성재질로 이루어진 상기 플렉서블롤러(30)를 이용해 가해진 충격을 흡수완충할 수 있는 오버랩(Overlap)과 유격구조를 상기 제1?2커플러(10,20)에 형성해줌으로써, MDPS로 전달되는 킥백(Kick Back)이 웜휠(60)의 전단계 구간에서 흡수완충되어 노킹이음(Nocking Noise)의 발생이 없고 모터동력을 원활이 전달할 수 있는 특징을 갖는다.

Description

동력전달모터 커플링장치{Power Transmitting Motor Coupling Device}

본 발명은 동력전달모터 커플링에 관한 것으로, 특히 외부 충격하중으로부터 유발되기 쉬운 래틀(Rattle) 또는 기타 기계적 충격하중에 의한 노킹(Mocking)이음을 감쇠 및 방지할 수 있는 동력전달모터 커플링장치에 관한 것이다.

일반적으로 전동조향장치인 MDPS(Motor Driven Power Steering)는 유압을 이용하지 않고, 모터동력으로 조향파워를 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 연결됨으로써 모터동력을 웜축으로 전달한다.

하지만, 상기와 같은 MDPS는 유압을 이용한 조향장치에 비해서 상대적으로 기계적 링크구조로만 구성됨으로써, 외부 노면 또는 충격하중의 입력에 대한 기계적 래틀이음(Rattle Noise)이 발생되기 쉬운 구조이다.

특히, 감속기를 구성하는 웜축과 웜휠의 치간 또는 베어링에선 외부 충격하중에 따른 유동에 의한 충격과 더불어 기계적인 링크연결구조의 내부 유동에 따른 충격음등이 래틀이음으로 발전되기 쉬운 구조이다.

그러므로 MDPS에는 외부 충격에 의한 래틀이음을 개선하거나 또는 완충할 수 있는 구조가 필히 요구되어진다.

그러나, MDPS의 웜축과 웜휠로 구성되어진 감속기는 기어 특성에 따른 백래쉬(Backlash)등으로 치간 유격을 제거할 수 없는 구조이고, 또한 베어링도 그 제조 공정 및 특성상 유격을 제거할 수 없는 구조적 어려움이 있을 수밖에 없게 된다.

상기와 같은 웜축과 웜휠 및 베어링의 유격은 최소화될 수 있지만, 이 경우 비용이 크게 상승됨으로써 가격경쟁력을 저하시킬 수밖에 없게 된다.

이에 상기와 같은 점을 감안하여 발명된 본 발명은 모터와 감속기를 연결해 동력을 전달하는 커플러부위를 통해 외부 충격하중을 흡수완충함으로써, 감속기부위에서 발생되기 쉬운 래틀 또는 기타 기계적 충격하중에 의한 노킹이음(Nocking Noise)을 감쇠 또는 방지하여 모터동력을 원활하게 전달할 수 있는 동력전달모터 커플링장치를 제공하는데 목적이 있다.

상기와 같은 목적을 달성하기 위한 본 발명의 동력전달모터 커플링장치는 적어도 1개 이상의 파여진 롤러위치공간을 형성하도록 돌출되어진 한쌍의 포지셔너를 구비한 제1커플러와;

상기 제1커플러의 롤러위치공간으로 위치되도록 돌출되어진 포지셔너와 상기 제1커플러의 포지셔너가 위치되도록 상기 한쌍의 포지셔너를 이용해 형성되는 롤러위치공간을 구비한 제2커플러와;

상기 제1?2커플러의 롤러위치공간에 위치되고 상기 포지셔너의 양쪽 측면으로 밀착되는 플렉서블롤러;

를 포함해 구성된 것을 특징으로 한다.

상기 제1?2커플러에 각각 형성된 상기 롤러위치공간은 축홀을 뚫른 축보스를 형성한 원형의 하우징바디의 한쪽면에서 등간격으로 구획되어 형성되고, 상기 제1?2커플러에 각각 형성된 상기 포지셔너는 상기 하우징바디의 한쪽면에서 돌출되어 상기 롤러위치공간사이를 등간격으로 구획하여준다.

상기 롤러위치공간은 상기 포지셔너의 양쪽측면을 원호형상으로 깎아낸 밀착면으로 더 확장되어진다.

상기 플렉서블롤러는 제1밴드로 서로 묶인 제1?2롤러를 한쌍으로 하는 탄성재질의 롤러쌍과, 상기 롤러쌍이 상기 제1밴드로 묶여지지 않은 부위에서 제1밴드로 서로 묶여 엮어진 또 다른 롤러쌍으로 다수를 이루게 된다.

상기 롤러쌍을 이루는 제1?2롤러의 양쪽에는 돌출된 탄성재질의 돌출보스가 형성되고, 그 외주면에는 적어도 1개 이상의 탄성재질의 돌기면이 형성되어진다.

상기 제1밴드는 상기 포지셔너의 상면에서 상기 축보스에 대해 동심원을 이루도록 깎아내어진 안착슬롯에 끼워지는 두께를 갖는 연결대를 갖춘 구조를 이루게 된다.

이러한 본 발명은 모터와 감속기를 연결해 동력을 전달하는 커플러부위를 통해 외부 충격하중을 흡수완충하므로 외부충격과 기계적 충격하중으로 인한 노킹이음(Nocking Noise)을 감쇠 또는 방지하는 효과가 있게 된다.

또한, 본발명은 모터동력을 전달하는 커플러를 이용해 노킹이음(Nocking Noise)을 감쇠 또는 방지하므로 구조를 간단하게 하고 생산 및 관리도 용이한 효과도 있게 된다.

또한, 본발명은 노킹이음(Nocking Noise)을 감쇠 또는 방지하는 커플러를 모터쪽과 감속기쪽으로 양방향구조로 형성함으로써, 소음감쇠 및 방지효율은 물론 동력전달효율을 크게 높일 수 있는 효과도 있게 된다.

도 1(가),(나)는 본 발명에 따른 동력전달모터 커플링장치의 분해 구성도이고, 도 2는 본 발명에 따른 동력전달모터 커플링장치를 적용한 전동조향장치인 MDPS(Motor Driven Power Steering)의 구성도이며, 도 3(가),(나)는 본 발명에 따른 동력전달모터 커플링장치의 조립상태와 작용상태도이다.

이하 본 발명의 실시예를 첨부된 예시도면을 참조로 상세히 설명하며, 이러한 실시예는 일례로서 본 발명이 속하는 기술 분야에서 통상의 지식을 가진 자가 여러 가지 상이한 형태로 구현될 수 있으므로, 여기에서 설명하는 실시예에 한정되지 않는다.

도 1은 본 실시예에 따른 동력전달모터 커플링장치의 구성도를 나타낸다.

도 1(가)에 도시된 바와 같이, 상기 커플링장치(1)는 서로 결합되는 한쌍의 제1?2커플러(10,20)와, 상기 제1?2커플러(10,20)의 사이로 위치되어져 제1커플러(10)쪽에서 제2커플러(20)쪽으로 또는 그역으로 동력을 전달하는 플렉서블롤러(30)로 구성된다.

도 1(나)에 도시된 바와 같이, 상기 제1?2커플러(10,20)는 서로 동일한 형상과 구조인 요철구조로 이루어짐으로써 결합되면 서로 짝이 맞춰지며, 탄성력을 갖는 재질로 이루어진다.

이에 따라, 상기 제1?2커플러(10,20)는 중심으로 축홀이 뚫린 축보스(3)를 형성한 원형의 하우징바디(2)와, 상기 하우징바디(2)의 한쪽면에서 등간격으로 구획되어진 파여진 함몰공간을 형성하는 롤러위치공간(4,4')과, 상기 롤러위치공간(4,4')사이를 등간격으로 구획하고 상기 롤러위치공간(4,4')의 파여진 함몰공간을 형성하도록 돌출되어진 포지셔너(5,5')로 이루어진다.

상기 롤러위치공간(4,4')과 상기 포지셔너(5,5')는 하우징바디(2)를 90도 등간격으로 구획하여 형성되어진다.

본 실시예에서 상기 제1?2커플러(10,20)의 롤러위치공간과 포지셔너는 동일하지만, 구분의 용이성을 위해 상기 제1커플러(10)의 롤러위치공간을 4로 표기하고 포지셔너를 5로 표기하며, 상기 제2커플러(20)의 롤러위치공간을 4'로 포지셔너를 5'로 표기함으로써 구별한다.

그러므로 상기 제1?2커플러(10,20)가 서로 조립되면, 상기 제1커플러(10)의 롤러위치공간(4)에는 상기 제2커플러(20)의 포지셔너(5')가 위치되고, 상기 제1커플러(10)의 포지셔너(5)는 상기 제2커플러(20)의 롤러위치공간(4')에 위치되어진다.

상기 포지셔너(5,5')에는 그 양쪽의 측면을 원호형상으로 깎아낸 밀착면(5a)이 형성됨으로써, 서로 이웃한 상기 포지셔너(5,5')사이로 형성되어진 롤러위치공간(4,4')의 양쪽이 원호형상을 이루게 한다.

이때, 상기 밀착면(5a)의 원호형상은 반원형상으로 이루어진다.

또한, 상기 포지셔너(5,5')에는 그 상면에 축보스(3)에 대해 동심원을 이루도록 깎아낸 안착슬롯(6)이 되며, 상기 안착슬롯(6)은 밀착면(5a)의 반원형상 중심에 위치되어진다.

상기 플렉서블롤러(30)는 제1?2롤러(12,13)를 한쌍으로 하는 다수의 롤러쌍(11)과, 상기 제1?2롤러(12,13)를 한쌍으로 서로 묶어 1개의 롤러쌍(11)으로 만들어주는 제1밴드(15)와, 상기 제1밴드(15)로 묶여진 1개의 롤러쌍(11)을 다시 묶어 서로 연결되어진 다수의 롤러쌍(11)으로 만들어주는 제2밴드(16)로 구성되어진다.

상기 롤러쌍(11)을 구성하는 최소단위인 제1?2롤러(12,13)에는 원통기둥의 양쪽으로 돌출된 돌출보스(12a,13a)가 형성되고, 상기 돌출보스(12a,13a)를 이용해 조립상태에서 기계적 충격하중을 흡수하는 오버랩(OverLap)구간을 만들어주게 된다.

또한, 제1?2롤러(12,13)에는 원통기둥의 외주면으로 적어도 1개 이상의 돌기면(14)이 형성되고, 상기 돌기면(14)을 이용해 조립상태에서 가공공차를 흡수하게 된다.

본 실시예에서 상기 돌기면(14)은 약 90도 등간격으로 4개를 형성한다.

본 실시예에서 상기 제1?2밴드(15,16)는 동일한 형상과 구조를 갖는다.

일례로, 상기 제1?2밴드(15,16)는 중심에 홀을 뚫은 환형링 형상의 고정링(15a,15b,16a,16b)이 양쪽으로 형성되고, 상기 고정링(15a,15b,16a,16b)을 서로 이어주는 연결대(15c,16c)가 일정 폭과 두께로 형성되어진다.

상기 연결대(15c,16c)는 상기 고정링(15a,15b,16a,16b)에 비해 상대적으로 더 두꺼운 두께로 이루어지며, 이러한 상기 연결대(15c,16c)의 두께는 조립상태에서 롤러쌍(11)을 구성하는 최소단위인 제1롤러(12)와 제2롤러(13)사이를 지지하는 작용을 하게 된다.

도 2는 본 실시예에 따른 동력전달모터 커플링장치를 적용한 전동조향장치인 MDPS(Motor Driven Power Steering)의 구성도를 나타낸다.

도시된 바와 같이, 상기 커플링장치(1)는 모터유닛(40)의 동력을 웜휠(60)로 전달하는 웜축(50)부위로 설치되어진다.

통상, MDPS에는 자갈이나 불규칙한 노면 주행에 의한 타이어 충격으로 모터유닛(40)과 웜축(50) 및 웜휠(60)쪽에 래틀 또는 기타 기계적 충격하중을 가하는 킥백(Kick Back)이 전달되며, 상기 킥백으로 인해 모터유닛(40)과 웜축(50)의 연결부위(Wa)와 더불어 웜축(50)과 웜휠(60)이 치합되는 치합부위(Wb)에서 주로 노킹이음(Nocking Noise)이 발생되어진다.

하지만 모터유닛(40)과 웜축(50)의 연결부위(Wa)에 본 실시예에 따른 커플링장치(1)가 설치됨으로써, 상기 연결부위(Wa)가 킥백으로 전달되는 래틀 또는 기타 기계적 충격하중을 흡수완충해 노킹이음(Nocking Noise)의 발생을 차단하게 된다.

도 3은 본 실시예에 따른 동력전달모터 커플링장치의 조립상태와 작용상태를 나타낸다.

도 3(가)와 같이, 제1커플러(10)의 롤러위치공간(4)에 제2커플러(20)의 포지셔너(5')가 위치되고, 상기 제1커플러(10)의 포지셔너(5)가 상기 제2커플러(20)의 롤러위치공간(4')에 위치되며, 상기 제1?2커플러(10,20)의 롤러위치공간(4,4')으로 플렉서블롤러(30)가 위치되어진다.

즉, 상기 플렉서블롤러(30)는 제1?2롤러(12,13)를 한쌍으로 하는 롤러쌍(11)이 각각 롤러위치공간(4,4')으로 위치되어 포지셔너(5,5')의 밀착면(5a)에 밀착되고, 제1?2롤러(12,13)를 함께 묶어주는 제1밴드(15)가 상기 포지셔너(5,5')의 안착슬롯(6)에 끼워짐으로써 위치를 잡아주게 된다.

상기와 같이 조립된 플렉서블롤러(30)는 롤러쌍(11)을 이루는 제1?2롤러(12,13)의 외주면에 돌출되어진 돌기면(14)의 탄성으로 가공공차를 흡수함과 더불어, 자체적인 탄성으로 상기 돌기면(14)이 하중방향으로 포지셔너(5,5')의 밀착면(5a)에 대해 변형되어 롤러쌍(11)을 움직여주는 허용간격(S)을 형성하여 주게 된다.

상기 플렉서블롤러(30)가 상기와 같은 작용을 발생함으로써 회전방향의 강성이 증가되고 내마모성도 함께 증대될 수 있게 된다.

또한, 도 3(나)와 같이 다수의 롤러쌍(11)이 조립되면, 상기 롤러쌍(11)을 이루는 제1?2롤러(12,13)의 양쪽으로 돌출된 돌출보스(12a,13a)는 결합된 상태에서 제1?2커플러(10,20)의 서로 마주보는 롤러위치공간(4,4')의 바닥면에 밀착되면서 탄성변형되어진다.

상기 돌출보스(12a,13a)의 탄성변형은 제1?2롤러(12,13)와 제1?2커플러(10,20)간에 오버랩(Pa, OverLap)구간을 만들어주고, 이러한 오버랩(Pa)구간은 제1?2커플러(10,20)로 전달되는 기계적 충격하중을 플렉서블롤러(30)에서 흡수시켜주는 작용을 구현할 수 있게 된다.

상기와 같이 본 실시예에 따른 커플링장치(1)는 결합되면 서로 짝이 맞춰지는 요철구조로 이루어진 한쌍의 제1?2커플러(10,20)와, 상기 제1?2커플러(10,20)의 사이로 위치되어져 제1커플러(10)쪽에서 제2커플러(20)쪽으로 또는 그역으로 동력을 전달하는 플렉서블롤러(30)로 구성되고, 탄성재질로 이루어진 상기 플렉서블롤러(30)를 이용해 가해진 충격을 흡수완충할 수 있는 오버랩(Overlap)과 유격구조를 상기 제1?2커플러(10,20)에 형성해줌으로써, MDPS로 전달되는 킥백(Kick Back)이 웜휠(60)의 전단계 구간에서 흡수완충되어 노킹이음(Nocking Noise)의 발생이 없고 모터동력을 원활이 전달할 수 있게 된다.

1 : 커플링장치 2 : 하우징바디
3 : 축보스 4,4' : 롤러위치공간
5,5': 포지셔너 5a : 밀착면
6 : 안착슬롯 10,20 : 제1?2커플러
11 : 롤러쌍
12,13 : 제1?2롤러 12a,13a : 돌출보스
14 : 돌기면 15,16 : 제1?2밴드
15a,15b,16a,16b : 고정링
15c,16c : 연결대 30 : 플렉서블롤러
40 : 모터유닛 50 : 웜축
60 : 웜휠 70 : 기어박스

Claims (6)

1. 적어도 1개 이상의 파여진 롤러위치공간을 형성하도록 돌출되어진 한쌍의 포지셔너를 구비한 제1커플러와;
   상기 제1커플러의 롤러위치공간으로 위치되도록 돌출되어진 포지셔너와 상기 제1커플러의 포지셔너가 위치되도록 상기 한쌍의 포지셔너를 이용해 형성되는 롤러위치공간을 구비한 제2커플러와;
   상기 제1?2커플러의 롤러위치공간에 위치되고 상기 포지셔너의 양쪽 측면으로 밀착되는 플렉서블롤러;
   를 포함해 구성된 것을 특징으로 하는 동력전달모터 커플링장치.
   
2. 청구항 1에 있어서, 상기 제1?2커플러에 각각 형성된 상기 롤러위치공간은 축홀을 뚫른 축보스를 형성한 원형의 하우징바디의 한쪽면에서 등간격으로 구획되어 형성되고, 상기 제1?2커플러에 각각 형성된 상기 포지셔너는 상기 하우징바디의 한쪽면에서 돌출되어 상기 롤러위치공간사이를 등간격으로 구획하는 것을 특징으로 하는 동력전달모터 커플링장치.
   
3. 청구항 2에 있어서, 상기 롤러위치공간은 상기 포지셔너의 양쪽측면을 원호형상으로 깎아낸 밀착면으로 더 확장되는 것을 특징으로 하는 동력전달모터 커플링장치.
   
4. 청구항 1에 있어서, 상기 플렉서블롤러는 제1밴드로 서로 묶인 제1?2롤러를 한쌍으로 하는 탄성재질의 롤러쌍과, 상기 롤러쌍이 상기 제1밴드로 묶여지지 않은 부위에서 제1밴드로 서로 묶여 엮어진 또 다른 롤러쌍으로 다수를 구성하는 것을 특징으로 하는 동력전달모터 커플링장치.
   
5. 청구항 4에 있어서, 상기 롤러쌍을 이루는 제1?2롤러의 양쪽에는 돌출된 탄성재질의 돌출보스가 형성되고, 그 외주면에는 적어도 1개 이상의 탄성재질의 돌기면이 형성되어진 것을 특징으로 하는 동력전달모터 커플링장치.
   
6. 청구항 4에 있어서, 상기 제1밴드는 상기 포지셔너의 상면에서 상기 축보스에 대해 동심원을 이루도록 깎아내어진 안착슬롯에 끼워지는 두께를 갖는 연결대를 갖춘 것을 특징으로 하는 동력전달모터 커플링장치.

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