KR20140044662A

KR20140044662A - 벨트 타입 전동식 파워 스티어링 기어의 풀리 구조

Info

Publication number: KR20140044662A
Application number: KR1020120110905A
Authority: KR
Inventors: 정대희
Original assignee: 주식회사 만도
Priority date: 2012-10-05
Filing date: 2012-10-05
Publication date: 2014-04-15
Also published as: US20140100070A1; KR101699993B1; CN103711874A; US9371901B2; CN103711874B; DE102013016332A1

Abstract

본 발명은 벨트 타입 전동식 파워 스티어링(Electric Power Steering:EPS) 기어의 풀리 구조에 관한 것으로, 더욱 상세하게는 엔지니어링 플라스틱을 사용과 특수한 구조를 이용하여 조립성이 우수한 벨트 타입 전동식 파워 스티어링 기어의 풀리 구조에 관한 것이다. 본 발명은 볼 너트에 결합되기 위한 인서트링부과, 상기 인서트링부를 지지해주는 지지부와, 벨트의 이탈을 방지하기 위한 제 1 플랜지부와, 벨트의 구동을 전달받기 위한 구동부를 구비하는 풀리와, 상기 구동부의 일측면에 배치되어 상기 볼 너트와의 결합시 내부공간을 갖도록 해주는 절곡된 형상의 지지대와, 상기 지지대의 일측면에 배치되어 벨트의 이탈을 방지하기 위한 제 2 플랜지부;를 구비하는 벨트 타입 전동식 파워 스티어링 기어의 풀리 구조를 제공한다.

Description

벨트 타입 전동식 파워 스티어링 기어의 풀리 구조{THE PULLEY STRUCTURE OF THE BELT TYPE ELECTRIC POWER STEERING GEAR}

본 발명은 벨트 타입 전동식 파워 스티어링(Electric Power Steering:EPS) 기어의 풀리 구조에 관한 것으로, 더욱 상세하게는 엔지니어링 플라스틱을 사용과 특수한 구조를 이용하여 조립성이 우수한 벨트 타입 전동식 파워 스티어링 기어의 풀리 구조에 관한 것이다.

차량의 파워 스티어링 장치는 운전자가 조향을 할 때 운전자가 적은 힘을 가지고도 조향을 할 수 있도록 조향력을 보조하는 기능을 한다. 파워 스티어링 장치 중에서 조향력을 보조하는 기능을 모터의 회전력을 이용하는 방식을 사용한 것을 전동식 파워 스티어링 장치라고 한다.

전동식 파워 스티어링 장치는 운전자의 조향력을 감지하여 운전자가 조향하고자 하는 방향으로 조향력을 보조하도록 모터가 회전한다. 전동식 파워 스티어링 장치 중에서 타이밍 벨트를 통하여 모터축의 회전력을 전달하는 벨트형 전동식 파워 스티어링 장치의 경우에는 모터축의 회전 속도가 감소되어 전달되도록 랙바 구동장치와 연결하는 수단으로 타이밍 벨트를 사용한다.

벨트의 구동력을 볼 너트로 전달해주기 위해서 풀리가 사용되고 있는데, 종래의 풀리 구조는 다음과 같은 구조로 이루어져 있다.

도 1 내지 2는 종래의 벨트 타입 파워 스티어링 기어의 너트 풀리 구조를 나타내는 것으로 벨트의 구동부(2)와 벨트의 이탈을 방지하는 플랜지(3)를 포함하는 너트 풀리(1)형태로 제작되어 있음을 보여 주고 있다. 볼 너트(5)에 너트 풀리(1)가 연결되고, 고정부(4)에 너트 풀리(1)의 일측면이 접촉되어서 고정되는 방식을 취하고 있다.

도 1은 종래의 벨트 타입 파워 스티어링 기어의 너트 풀리가 볼 너트(5)에 결합된 상태를 보여주고 있으며, 도 2는 너트 풀리(1)와 볼 너트(5)의 결합방식을 설명해주는 것이다.

볼 너트의 일측면에 톨러런스 링(6:Tolerance Ring)을 걸치도록 배치되어 있고, 너트 풀리(1)를 압입하여 톨러런스 링(6)의 입체구조에 의해 고정되는 방식으로 결합된다. 볼 너트(5)의 원주 방향으로 대항하는 방향으로 돌기 형태의 톨러런스 링(6)이 배치되어 있으며, 상기 톨러런스 링(6)이 너트 풀리(1)의 내측면과 결합되고, 고정부(4)에 의해서 위치가 고정되는 방식을 취하고 있다.

상기와 같이 종래의 기어 풀리 구조는 소결재질을 사용하여 너트 풀리에 플랜지를 일체형으로 제작하기가 어려워서, 플렌지의 압입과정이 별도로 거쳐야 되는 문제가 있었다.

또한, 금속성 재질을 사용하여 중량이 과도한 문제가 있었으며, 벨트 타입 파워 스티어링의 경량화에 많은 제약을 주는 부분으로 존재하였다.

본 발명은 상기와 같은 종래기술의 문제점을 해결하기 위한 것으로, 본 발명은 볼 너트에 결합되기 위한 인서트링부과, 상기 인서트링부를 지지해주는 지지부와, 벨트의 이탈을 방지하기 위한 제 1 플랜지부와, 벨트의 구동을 전달받기 위한 구동부를 구비하는 풀리와, 상기 구동부의 일측면에 배치되어 상기 볼 너트와의 결합시 내부공간을 갖도록 해주는 절곡된 형상의 지지대와, 상기 지지대의 일측면에 배치되어 벨트의 이탈을 방지하기 위한 제 2 플랜지부;를 구비하는 벨트 타입 전동식 파워 스티어링 기어의 풀리 구조를 제공하는 데에 그 목적이 있다.

상기 목적을 달성하기 위해, 본 발명은 차량의 벨트형 전동식 파워 스티어링(Electric Power Steering: EPS) 기어에 사용되는 풀리에 있어서, 볼 너트에 결합되기 위한 인서트링부과, 상기 인서트링부를 지지해주는 지지부와, 벨트의 이탈을 방지하기 위한 제 1 플랜지부와, 벨트의 구동을 전달받기 위한 구동부를 구비하는 풀리; 상기 구동부의 일측면에 배치되어 상기 볼 너트와의 결합시 내부공간을 갖도록 해주는 절곡된 형상의 지지대와, 상기 지지대의 일측면에 배치되어 벨트의 이탈을 방지하기 위한 제 2 플랜지부;를 구비하는 것을 특징으로 하는 벨트 타입 전동식 파워 스티어링 기어의 풀리 구조를 제공한다.

또한, 상기 인서트링부는 볼 너트에 배치되는 수나사와 풀리에 배치되는 암나사로 구성되는 것을 특징으로 한다.

또한, 상기 지지대를 고정시키기 위한 지지대 고정부재를 더 포함하는 것을 특징으로 한다.

또한, 상기 지지대 고정부재는 락 너트(Lock nut) 또는 스냅 링(Snap ring)인 것을 특징으로 한다.

또한, 상기 풀리는 엔지니어링 플라스틱(Engineering Plastic) 인 것을 특징으로 한다.

본 발명에 따른 벨트 타입 파워 스티어링 기어의 풀리 구조는 풀리를 사출제작방식으로 제작할 수 있어, 엔지니어링 플라스틱 재질을 사용할 수 있고, EPS 기어의 경량화를 달성할 수 있게 해주는 효과가 있다.

또한, 플랜지부와 지지대를 일체형 구조로 하여 부품수를 절감할 수 있고, 조립상 편의를 제공해 주는 효과가 있다.

또한, 풀리의 치면과 조립면의 원통도를 규제해야 했던 종래기술에 비하여 동심도의 규제로도 같은 효과를 기대할 수 있다는 장점이 있다.

도 1은 종래의 벨트 타입 파워 스티어링 기어의 너트 풀리 구조를 나타내는 것으로 볼 너트에 풀리가 결합되어 있는 상태를 나타내는 사시도 이다.
도 2는 종래의 벨트 타입 파워 스티어링 기어의 너트 풀리 구조를 나타내는 것으로 볼 너트와 풀리의 분해된 상태를 나타내는 사시도이다.
도 3은 본 발명에 따른 벨트 타입 파워 스티어링 기어의 풀리 구조를 나타내는 단면도이다.

이하에서는 첨부한 도면을 참조하여 본 발명에 의한 벨트 타입 전동식 파워 스티어링 기어의 풀리 구조의 바람직한 실시예들을 자세히 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 3은 본발명의 일실시예에 따른 벨트 타입 파워 스티어링 기어의 풀리 구조를 나타내는 단면도이다.

풀리(10)는 볼 너트(50)에 결합되어서 모터의 회전력을 전달해 주는 장치로, 볼 너트(50)에 결합하기 위해서 인서트링부(14, 15)를 구비하고 있다. 상기 인서트링부(14, 15)는 풀리(10)에 배치되는 암나사(14)와 볼 너트(50)에 배치되는 수나사(15)로 구성되며, 종래의 톨러런스 링을 대신해서 볼 너트와 풀리를 연결시켜 주는 역할을 한다. 종래의 풀리 구조에서는 톨러런스 링의 입체구조에 의해서 풀리를 볼 너트에 결합시키는 방식을 취하였으나, 이와 같은 구조는 제품의 조립시에 과도한 힘이 들어가야 하고, 조립시 톨러런스 링에 과도한 하중이 가해져서 풀리의 내구성이 떨어지게 되는 문제점이 있었다.

본 발명에서는 이와 같은 문제점을 극복하고자 인서트링부(14, 15)를 두어서 벨트 타입 파워 스티어링 기어의 조립 편의성을 도모했다. 인서트링부(14, 15)로 인해서 탭내서 바로 체결이 가능하게 되었다.

풀리(10)는 구동부(11), 제 1 플랜지부(12), 지지부(13), 인서트링부(14, 15)로 구성되어 있다. 구동부(11)는 밸트가 끼워져서 모터의 구동력을 볼 너트(50)로 전달되도록 해주는 역할을 하고 있다. 구동부(11)는 기어의 이빨구조로 되어 있는 것이 일반적이며, 벨트의 치 형태에 따라서 이에 대응되는 형태를 가진다.

지지부(13)는 인서트링부(14, 15)를 지지하는 역할을 하고, 후술할 지지대(20)과 함께 풀리(10)와 볼 너트(50)사이의 내부에 내부공간(16)을 가질 수 있도록 해주는 구조이다. 종래의 풀리 구조에서는 이와 같은 내부공간(16)을 가질 수가 없어서 벨트 타입 파워 스티어링 기어의 경량화 달성이 곤란한 문제점이 있었다. 하지만 본 발명에서는 지지부(13)와 지지대(20)를 배치하여 내부공간(16)을 빈 공간으로 할 수 있도록 하는 구조로, 상기 내부공간(16) 만큼 벨트 타입 파워 스티어링 기어의 무게를 줄일 수 있게 되는 장점이 있다.

제 1 플랜지부(12)는 밸트의 구동시 이탈을 방지 할 수 있도록 해주는 역할을 한다. 종래의 풀리 구조에서는 소결재질을 사용하여 풀리를 제작하였다. 따라서, 플랜지부분을 일체형으로 제작하기 어려웠고, 별도의 압입과정을 거쳐서 플랜지부를 제작하였다. 이와 달리 본 발명에 따른 풀리 구조는 사출제작방식을 사용할 수 있어 제 1 플랜지부(12)를 일체형으로 제작할 수 있고, 벨트의 이탈을 방지할 수 있는 구조를 가질 수 있다는 장점이 있다.

풀리(10)가 볼 너트(50)에 체결 된 후, 구동부(11)의 일측면에서 풀리(10)를 지지해주기 위한 지지대(20)가 구비된다. 상기 지지대(20)는 내부공간(16)을 가질 수 있도록 해주며, 풀리(10)의 구동부(11)가 볼 너트(50)와 평형한 상태가 되도록 해주는 역할을 해서 벨트의 구동력을 잘 전달 할 수 있도록 해주는 기능을 한다.

지지대(20)는 ‘ㄱ’자 형상으로 절곡된 형상을 가지고 있으며, 구동부(11)를 받치는 구조로 되어 있다. 구동부(11)의 일단에는 제 2 플랜지부(21)가 연결되어 있으며, 상기 제 2 플랜지부(21)는 제 1 플랜지부(12)와 대응되는 방향으로 배치되어 벨트의 구동시 벨트가 풀리(10) 외측으로 이탈하는 것을 막아주어 보다 정확한 조향이 될 수 있도록 해준다. 상기 지지대(20)는 풀리(10)와 동일한 재질로 만들 수도 있고, 다른 재질로 제작할 수도 있다. 통상 풀리(10)의 재질은 엔지니어링 플라스틱(EP: Engineering Plastic)을 사용하는 것이 일반적이나, 지지대(20)는 EP재질 뿐만 아니라, 금속성 재질로 제작하여도 무관하다.

상기 지지대(20)를 고정시켜주기 위해서 지지대 고정부재(20)가 필요하며, 상기 지지대 고정부재(20)는 락 너트(Lock nut) 또는 스냅 링(Snap ring) 형태를 가질 수 있다. 벨트의 회전으로 인해서 지지대(20)에 진동 및 충격이 전해지고 이와 같은 진도 및 충격으로 인해서 지지대(20)가 볼 너트(50)에서 이탈되게 되는 것을 방지해 주기 위해서 지지대 고정부재(20)가 배치되어야 한다.

종래의 풀리 구조에서는 소결재질을 사용하여 플랜재부분을 일체형으로 제작하기 어려운 문제점이 있었지만, 본 발명에서는 엔지니어링 플라스틱 재질을 사용하여 사출제작 방식으로 제작할 수 있고, 지지부(13)과 지지대(20)에 각각 플랜지부를 일체형으로 제작할 수 있는 장점이 있다. 제 1 플랜지부(12)는 풀리(10)의 단부에 배치되며, 외측으로 약간의 경사를 두고 배치되어 있다. 제 2 플랜지부(21)는 지지대(20)의 단부에 배치되며, 제 1 플랜지부(12)와 대항하는 방향으로 경사를 두고 배치된다.

고정부(30)는 풀리(10)와 지지대(20)가 벨트의 회전에 의해서도 움직이지 않도록 잡아주는 역할을 하며, 지지대 고정부재(22)의 보조적인 역할을 수행한다.

4P 베어링(40)는 볼 너트(50)의 일측면에 결합되어 볼 너트(50)의 구동이 부드럽게 이루어지도록 해주는 역할을 하는 것으로, 상기 풀리(10)의 지지부(13)의 일측과 공간을 두고 배치된다.

이상과 같이 본 발명에 따른 벨트 타입 전동식 파워 스티어링 기어의 풀리 구조는 종래의 소결재질을 이용한 풀리 구조의 단점을 극복하기 위한 것으로, 사출제작 방식을 적용할 수 있고, 폴리 내부에 빈 공간을 두는 내부공간부를 두어서 EPS의 경량화에 유리한 구조를 제공한다. 또한, 플랜지와 지지구조를 일체형으로 할 수 있어 부품의 수를 절감할 수 있고, 플랜지부의 경사도 조절로 종래의 풀리 구조보다도 벨트의 이탈을 방지할 수 있다는 장점도 있다.

또한, 풀리의 치면과 조립면의 원통도를 규제해야 했던 종래기술에 비해 동심도의 규제로도 같은 효과를 얻을 수 있다는 장점도 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 보호범위는 아래 청구범위에 의하여 해석되어야하며, 그와 동등한 범위 내에 있는 모든 기술 사상은 본 발명의 권리범위에 포함되는 것으로 해석되어야 할 것이다.

1: 너트 풀리 2: 구동부
3: 플랜지 4: 고정부
5: 볼 너트 6: 톨러런스 링
10: 풀리 11: 구동부
12: 제 1 플랜지부 13: 지지부
14: 암나사 15: 수나사
16: 내부공간 20: 지지대
21: 제 2 플랜지부 22: 지지대 고정부재
30: 고정부 40: 4P 베어링
50: 볼 너트

Claims

차량의 벨트형 전동식 파워 스티어링(Electric Power Steering: EPS) 기어에 사용되는 풀리에 있어서,
볼 너트(50)에 결합되기 위한 인서트링부(14, 15)과, 상기 인서트링부(14, 15)를 지지해주는 지지부(13)와, 벨트의 이탈을 방지하기 위한 제 1 플랜지부(12)와, 벨트의 구동을 전달받기 위한 구동부(11)를 구비하는 풀리(10);
상기 구동부(11)의 일측면에 배치되어 상기 볼 너트(50)와의 결합시 내부공간(16)을 갖도록 해주는 절곡된 형상의 지지대(20)와, 상기 지지대(20)의 일측면에 배치되어 벨트의 이탈을 방지하기 위한 제 2 플랜지부(21);를 구비하는 것을 특징으로 하는 벨트 타입 전동식 파워 스티어링 기어의 풀리 구조.
제 1 항에 있어서,
상기 인서트링부(14, 15)는 볼 너트(50)에 배치되는 수나사(15)와 풀리(10)에 배치되는 암나사(14)로 구성되는 것을 특징으로 하는 벨트 타입 전동식 파워 스티어링 기어의 풀리 구조.
제 1 항에 있어서,
상기 지지대(20)를 고정시키기 위한 지지대 고정부재(22)를 더 포함하는 것을 특징으로 하는 벨트 타입 전동식 파워 스티어링 기어의 풀리 구조.
제 3 항에 있어서,
상기 지지대 고정부재(22)는 락 너트(Lock nut) 또는 스냅 링(Snap ring)인 것을 특징으로 하는 벨트 타입 전동식 파워 스티어링 기어의 풀리 구조.
제 1 항 내지 제 4 항 중 어느 하나의 항에 있어서,
상기 풀리(10)는 엔지니어링 플라스틱(Engineering Plastic) 인 것을 특징으로 하는 벨트 타입 전동식 파워 스티어링 기어의 풀리 구조.