KR20140031029A - 전동식 조향장치 - Google Patents

전동식 조향장치 Download PDF

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Abstract

본 발명은 전동식 조향장치에 관한 것으로, 스티어링휠과 바퀴의 기어박스와 연결되되, 입력축과 출력축이 구비되는 조향축부와, 조향축부에 고정되고 조향축부의 회전에 따른 토크를 측정하는 토크센서부 및 토크센서부를 안착시키는 메인하우징부를 포함하고, 토크센서부는 입력축에 고정되어 자기장을 형성하는 자석체와, 출력축에 걸림 고정되고 자석체의 회전에 따른 자기장 변화를 유도하는 스테이터와, 메인하우징부에 안착되는 미들케이스 및 스테이터의 상측에 배치되고 스테이터를 보호하는 상부케이스를 포함함으로써, 스테이터와 미들케이스의 접촉이 억제되어 조향축부 회전시 스테이터와 미들케이스간의 접촉에 의한 소음을 방지할 수 있다.

Description

전동식 조향장치{ELECTRIC POWER STEERING DEVICE}
본 발명은 전동식 조향장치에 관한 것으로서, 보다 상세하게는 조향축의 토크를 측정하는 토크센서의 조립성을 개선하여 소음을 억제하는 전동식 조향장치에 관한 것이다.
일반적으로 전동식 조향장치는 차속센서 및 토크센서 등에서 감지한 차량의 운행 조건에 따라 전자 제어 장치에서 모터를 구동시켜 운전자의 조향력을 보조함으로써, 저속 운행시에는 가볍고 편안한 조향 상태를 제공하고, 고속 운행시에는 무겁고 안정적인 조향 상태를 제공하며, 돌발적인 비상 상황에서는 이에 대처하여 급속한 조향이 가능하도록 하는 등 운전자에게 최적의 조향감을 유지할 수 있도록 하는 조향 성능을 제공한다.
전동식 조향장치에는 모터, 모터와 연결되어 회전되는 웜샤프트, 웜샤프트와 맞물려 회전되는 웜휠이 구비된다. 이때, 웜휠은 운전자가 조작하는 조향휠의 회전력을 전달하는 조향축에 장착된다.
따라서, 모터의 구동에 의한 웜샤프트의 회전력이 운전자가 조작하는 조향휠의 회전력에 부가하여 조향축에 전달됨으로써, 운전자의 조향 운전 환경이 부드럽고 안정적으로 유지할 수 있게 된다.
한편, 본 발명의 배경기술은 대한민국 공개특허공보 2010-0009380호(2010.01.27 공개, 발명의 명칭: 차량용 전동 조향 장치의 기어 치합 상태 유지장치)에 개시되어 있다.
종래의 전동식 조향장치는 토크센서의 스테이터 조립위치가 제한되지 않으므로, 스테이터와 케이스가 접촉된다. 이로 인해, 조향축이 회전되는 과정에서 스테이터와 케이스간의 접촉에 의해 소음이 발생하는 문제점이 있다.
따라서, 이를 개선할 필요성이 요청된다.
본 발명은 상기와 같은 문제점을 개선하기 위해 안출된 것으로서, 스테이터의 조립위치가 제한되어 케이스와의 접촉이 차단됨으로써, 부품간의 소음을 방지하는 전동식 조향장치를 제공하는데 그 목적이 있다.
본 발명의 일측면에 따른 전동식 조향장치는 스티어링휠과 바퀴의 기어박스와 연결되되, 입력축과 출력축이 구비되는 조향축부; 상기 조향축부에 고정되고, 상기 조향축부의 회전에 따른 토크를 측정하는 토크센서부; 및 상기 토크센서부를 안착시키는 메인하우징부를 포함하고, 상기 토크센서부는 상기 입력축에 고정되어 자기장을 형성하는 자석체; 상기 출력축에 걸림 고정되고, 상기 자석체의 회전에 따른 자기장 변화를 유도하는 스테이터; 상기 메인하우징부에 안착되는 미들케이스; 및 상기 스테이터의 상측에 배치되고, 상기 스테이터를 보호하는 상부케이스를 포함하는 것을 특징으로 한다.
상기 스테이터는 상기 출력축을 감싸는 스테이터본체; 상기 스테이터본체에 결합되고, 상기 출력축에 형성되는 걸림턱에 걸림 고정되는 스테이터홀더; 및 상기 스테이터홀더에 결합되고, 상기 출력축에 고정되는 스테이터슬리브를 포함하는 것을 특징으로 한다.
상기 스테이터홀더는 상기 출력축을 감싸도록 링 형상을 하는 홀더본체; 상기 홀더본체에서 외측으로 연장되고, 상기 스테이터본체와 일체로 사출 성형되는 사출돌기; 및 상기 홀더본체에서 내측으로 연장되고, 상기 걸림턱에 걸리는 걸림돌기를 포함하는 것을 특징으로 한다.
상기 미들케이스의 외측에는 판스프링이 장착되는 것을 특징으로 한다.
본 발명에 따른 전동식 조향장치는 토크센서부의 하방 이동이 제한됨으로써, 스테이터와 미들케이스간의 접촉을 방지하여 소음을 억제하는 효과가 있다.
본 발명에 따른 전동식 조향장치는 판스프링에 의해 미들케이스의 중앙부와 조향축부가 일치됨으로써, 자석체와 스테이터간의 거리가 유지되어 토크측정이 안정적으로 이루어지는 효과가 있다.
도 1은 본 발명의 일 실시예에 따른 전동식 조향장치를 개략적으로 나타내는 결합사시도이다.
도 2는 본 발명의 일 실시예에 따른 전동식 조향장치를 개략적으로 나타내는 분해사시도이다.
도 3은 본 발명의 일 실시예에 따른 전동식 조향장치에서 스테이터를 개략적으로 나타내는 부분 단면도이다.
도 4는 본 발명의 일 실시예에 따른 전동식 조향장치에서 스테이터홀더를 개략적으로 나타내는 평면도이다.
도 5는 본 발명의 일 실시예에 따른 전동식 조향장치를 개략적으로 나타내는 평면도이다.
이하, 첨부된 도면들을 참조하여 본 발명에 따른 전동식 조향장치의 실시예를 설명한다. 이러한 과정에서 도면에 도시된 선들의 두께나 구성요소의 크기 등은 설명의 명료성과 편의상 과장되게 도시되어 있을 수 있다. 또한, 후술되는 용어들은 본 발명에서의 기능을 고려하여 정의된 용어들로써, 이는 사용자, 운용자의 의도 또는 관례에 따라 달라질 수 있다. 그러므로, 이러한 용어들에 대한 정의는 본 명세서 전반에 걸친 내용을 토대로 내려져야 할 것이다.
도 1은 본 발명의 일 실시예에 따른 전동식 조향장치를 개략적으로 나타내는 결합사시도이고, 도 2는 본 발명의 일 실시예에 따른 전동식 조향장치를 개략적으로 나타내는 분해사시도이며, 도 3은 본 발명의 일 실시예에 따른 전동식 조향장치에서 스테이터를 개략적으로 나타내는 부분 단면도이다.
도 4는 본 발명의 일 실시예에 따른 전동식 조향장치에서 스테이터홀더를 개략적으로 나타내는 평면도이고, 도 5는 본 발명의 일 실시예에 따른 전동식 조향장치를 개략적으로 나타내는 평면도이다.
도 1과 도 2를 참조하면, 본 발명의 일 실시예에 따른 전동식 조향장치(1)에는 조향축부(10), 토크센서부(20) 및 메인하우징부(30)가 구비된다.
조향축부(10)는 차량의 스티어링휠과 바퀴의 기어박스에 연결된다. 이러한 조향축부(10)는 운전자의 회전력을 기어박스에 전달하여 차량의 조향력을 제공한다.
조향축부(10)에는 입력축(11)과 출력축(12)이 구비된다. 입력축(11)은 스티어링휠과 연결되고, 출력축(12)은 기어박스와 연결된다.
토크센서부(20)는 조향축부(10)에 고정된다. 이러한 토크센서부(20)는 조향축부(10)의 회전, 보다 구체적으로 입력축(11)의 회전에 따른 토크를 측정한다.
토크센서부(20)는 메인하우징부(30)에 안착된다. 이러한 메인하우징부(30)는 차체에 고정 설치되되, 조향축부(10)가 관통되도록 중앙부에 홀이 형성되어 토크센서부(20)를 감싼다.
도 2와 도 3을 참조하면, 본 발명의 일 실시예에 따른 토크센서부(20)에는 자석체(21), 스테이터(22), 미들케이스(23) 및 상부케이스(24)가 구비된다.
자석체(21)는 입력축(11)에 고정된다. 이러한 자석체(21)는 입력축(11)이 관통되도록 중앙부에 홀이 형성되고, 입력축(11)의 외주면에 고정 설치된다.
따라서, 운전자의 스티어링휠 조작에 따라 입력축(11)이 회전되고, 이와 결합된 자석체(21)가 회전된다.
스테이터(22)는 출력축(12)에 걸림 고정된다. 이러한 스테이터(22)는 자석체(21)를 감싸는 형상을 하며, 자석체(21)가 회전됨에 따라 자석체(21)의 극성변화를 감지하여 자기장 변화를 유도한다.
미들케이스(23)는 메인하우징부(30)에 안착된다. 이러한 미들케이스(23)는 조향축부(10)가 관통되도록 중앙부에 홀이 형성되고, 스테이터(22)를 감싸는 형상을 한다. 미들케이스(23)는 안티 로테이션(anti-rotation) 구조를 갖는다.
상부케이스(24)는 스테이터(22)의 상측에 배치된다. 이러한 상부케이스(24)는 미들케이스(23)에 결합되고 스테이터(22)의 상부를 커버하여, 스테이터(22)로 이물질이 유입되는 것을 방지한다.
도 3과 도 4를 참조하면, 본 발명의 일 실시예에 따른 스테이터(22)에는 스테이터본체(221), 스테이터홀더(222) 및 스테이터슬리브(223)가 구비된다.
스테이터본체(221)는 출력축(12)을 감싸는 형상을 하고, 스테이터홀더(222)는 스테이터본체(221)에 결합된다. 이러한 스테이터홀더(222)는 출력축(12)에 형성되는 걸림턱(121)에 걸쳐져 하방 이동이 제한된다.
따라서, 스테이터(22)를 출력축(12)에 설치하는 과정에서 스테이터(22)의 과도한 하방 이동이 방지되고, 스테이터본체(221)가 미들케이스(23)와 상부케이스(24) 사이에 위치된다. 이로 인해 스테이터(22) 회전시 스테이터본체(221)와 미들케이스(23)간의 접촉이 차단되어 소음발생을 방지한다.
스테이터슬리브(223)는 스테이터홀더(222)에 결합되고, 출력축(12)에 고정된다.
예를 들어 출력축(12)에 돌출된 부분이 스테이터슬리브(223)에 걸림고정됨으로써, 출력축(12)이 회전되면 스테이터슬리브(223) 및 이와 일체로 형성되는 스테이터(22)가 회전된다.
본 발명의 일 실시예에 따른 스테이터홀더(222)에는 홀더본체(22a), 사출돌기(22b) 및 걸림돌기(22c)가 구비된다.
홀더본체(22a)는 출력축(12)을 감싸도록 링 형상을 하고, 사출돌기(22b)와 걸림돌기(22c)는 홀더본체(22a)와 일체로 형성된다.
사출돌기(22b)는 홀더본체(22a)의 외측으로 돌출 형성되고, 스테이터본체(221)와 일체로 사출 성형된다. 그리고, 걸림돌기(22c)는 홀더본체(22a)의 내측으로 돌출 형성되고, 걸림턱(121)에 걸쳐진다.
이때, 사출돌기(22b)와 걸림돌기(22c)는 각각 홀더본체(22a)의 원주를 따라 이격되어 배치되며, 사출돌기(22b)와 걸림돌기(22c)는 서로 번갈아가면서 배치된다.
도 5를 참조하면, 미들케이스(23)의 외측에는 판스프링(231)이 장착된다. 예를 들어, 미들케이스(23)는 원판 형상을 하며, 미들케이스(23)의 가장자리에는 복수개의 판스프링(231)이 이격되어 배치된다.
미들케이스(23)는 메인하우징부(30)에 삽입되고, 판스프링(231)은 메인하우징부(30)의 내측면에 지지되어 미들케이스(23)의 중앙부에 형성되는 홀이 조향축부(10)과 일치된다.
따라서, 토크센서부(20) 조립시 미들케이스(23)는 스테이터(22)에 경방향 힘을 가하지 않으며, 스테이터(22)와 자석체(21)의 갭이 일정하게 유지된다.
상기와 같은 구조를 갖는 본 발명의 일 실시예에 따른 전동식 조향장치의 작용을 설명하면 다음과 같다.
입력축(11)에 자석체(21)를 장착하고, 출력축(12)에 스테이터(22)를 장착하며, 메인하우징부(30)에 미들케이스(23)를 안착시킨 후, 상부케이스(24)를 미들케이스(23)에 결합시킨다.
스테이터홀더(222)는 출력축(12)의 걸림턱(121)에 걸쳐짐에 따라 스테이터(22)는 미들케이스(23)와 상부케이스(24) 사이에 위치된다.
따라서, 스테이터(22)가 회전되더라도 미들케이스(23)와 접촉되지 않아 소음발생이 억제된다.
이때, 스테이터홀더(222)에는 홀더본체(22a), 홀더본체(22a)의 외측으로 돌출되어 스테이터본체(221)와 결합되는 사출돌기(22b) 및 홀더본체(22a)의 내측으로 돌출되어 걸림턱(121)에 걸쳐지는 걸림돌기(22c)가 구비된다.
사출돌기(22b)는 스테이터본체(221)의 원주방향으로 복수개가 이격되도록 배치되되, 스테이터본체(221)와 일체로 사출성형되어 강성이 유지된다.
그리고, 걸림돌기(22c)는 스테이터본체(221)의 원주방향으로 복수개가 이격되도록 배치되어 걸림턱(121)에 걸쳐짐으로써, 스테이터(22)의 하중을 지지한다.
한편, 미들케이스(23)의 외측에 설치되는 판스프링(231)은 메인하우징부(30)의 내측에 지지되어 미들케이스(23)의 위치 변화를 제한한다.
따라서, 미들케이스(23)의 중앙부와 조향축부(10)가 일치되어 스테이터(22)와 자석체(21)의 간격이 일정하게 유지됨으로써, 토크센서부(20)의 토크감지 성능이 향상된다.
본 발명은 도면에 도시된 실시예를 참고로 하여 설명되었으나, 이는 예시적인 것에 불과하며, 당해 기술이 속하는 분야에서 통상의 지식을 가진 자라면 이로부터 다양한 변형 및 균등한 타 실시예가 가능하다는 점을 이해할 것이다.
따라서, 본 발명의 진정한 기술적 보호범위는 아래의 특허청구범위에 의해서 정하여져야 할 것이다.
10 : 조향축부 11 : 입력축
12 : 출력축 20 : 토크센서부
21 : 자석체 22 : 스테이터
23 : 미들케이스 24 : 상부케이스
30 : 메인하우징부 221 : 스테이터본체
222 : 스테이터홀더 223 : 스테이터슬리브
22a : 홀더본체 22b : 사출돌기
22c : 걸림돌기

Claims (4)

  1. 스티어링휠과 바퀴의 기어박스와 연결되되, 입력축과 출력축이 구비되는 조향축부;
    상기 조향축부에 고정되고, 상기 조향축부의 회전에 따른 토크를 측정하는 토크센서부; 및
    상기 토크센서부를 안착시키는 메인하우징부를 포함하고,
    상기 토크센서부는
    상기 입력축에 고정되어 자기장을 형성하는 자석체;
    상기 출력축에 걸림 고정되고, 상기 자석체의 회전에 따른 자기장 변화를 유도하는 스테이터;
    상기 메인하우징부에 안착되는 미들케이스; 및
    상기 스테이터의 상측에 배치되고, 상기 스테이터를 보호하는 상부케이스를 포함하는 것을 특징으로 하는 전동식 조향장치.
  2. 제 1항에 있어서, 상기 스테이터는
    상기 출력축을 감싸는 스테이터본체;
    상기 스테이터본체에 결합되고, 상기 출력축에 형성되는 걸림턱에 걸림 고정되는 스테이터홀더; 및
    상기 스테이터홀더에 결합되고, 상기 출력축에 고정되는 스테이터슬리브를 포함하는 것을 특징으로 하는 전동식 조향장치.
  3. 제 2항에 있어서, 상기 스테이터홀더는
    상기 출력축을 감싸도록 링 형상을 하는 홀더본체;
    상기 홀더본체에서 외측으로 연장되고, 상기 스테이터본체와 일체로 사출 성형되는 사출돌기; 및
    상기 홀더본체에서 내측으로 연장되고, 상기 걸림턱에 걸리는 걸림돌기를 포함하는 것을 특징으로 하는 전동식 조향장치.
  4. 제 1항에 있어서,
    상기 미들케이스의 외측에는 판스프링이 장착되는 것을 특징으로 하는 전동식 조향장치.
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KR20170088175A (ko) * 2016-01-22 2017-08-01 주식회사 만도 전동식 조향장치

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