KR20140045158A - 자동차의 전기식 동력 보조 조향장치 - Google Patents

자동차의 전기식 동력 보조 조향장치 Download PDF

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Abstract

본 발명은 자동차의 전기식 동력 보조 조향장치에 관한 것으로, 본 발명의 실시예들에 따르면, 구동축과 웜축 각각이 커플러들과 결합되는 방식이 종래의 세레이션 구조에 의한 방식이 아니므로 조립성이 향상될 뿐만 아니라, 종래 세레이션의 마모로 인한 유격 및 소음 발생 문제를 해결할 수 있는 효과가 있다.

Description

자동차의 전기식 동력 보조 조향장치{Electric Power Steering apparatus for vehicle}
본 발명은 자동차의 전기식 동력 보조 조향장치에 관한 것으로, 보다 상세하게는 구동축과 웜축 각각이 커플러들과 결합되는 방식이 종래의 세레이션 구조에 의한 방식이 아니므로 조립성이 향상될 뿐만 아니라, 종래 세레이션의 마모로 인한 유격 및 소음 발생 문제를 해결할 수 있는 자동차의 전기식 동력 보조 조향장치에 관한 것이다.
도 1은 종래의 전기식 동력 보조 조향장치 중 모터 및 모터 감속기구의 단면도이다.
도 1에 도시된 바와 같이, 종래의 전기식 동력 보조 조향장치의 모터 및 모터 감속기구는 모터(180), 구동축(105), 내측 로터(120), 외측 로터(115), 탄성체(110), 제 1 베어링(150), 웜축(135), 웜(145), 제 2 베어링(170), 압축 나사(155), 압축 스프링(165) 및 기어 하우징(160)을 포함하여 구성된다.
모터(180)는 모터 하우징 외부로 연장된 구동축(105)을 가지며, 외측 로터(115)는 내부가 중공으로 일측이 구동축(115)과 연결되어 연동된다. 제 2 베어링(170)과 제 1 베어링(150)은 웜(145)을 토션바(130)가 내장된 조향축에 설치된 웜휠(140) 쪽으로 고정한다. 압축 스프링(165)은 압축 나사(155)를 단 삼아 웜(145)을 웜휠(140) 방향으로 지지하며 제 2 베어링(170)을 지지한다. 따라서, 압축 나사(155)를 죄면 압축 나사(155)가 이동하여 압축 스프링(165)이 수축하게 되며 결국, 압축 스프링(165)의 압축력으로 웜(145)이 웜휠(140)과 견고하게 물릴 수 있게 된다.
웜축(135)에는 내측 로터(120)가 연결되는데, 내측 로터(120)는 일측이 구동축(105)과 연결되는 외측 로터(115)의 내부로 삽입되는 구조로 이뤄진다.
도 2는 도 1의 외측 로터와 내측 로터의 구조를 보여주는 분해 사시도이다.
도 2에 도시된 바와 같이, 댐핑 커플러(210)는 외측 로터(115)와 내측 로터(120)를 포함하여 구성되고, 외측 로터(115)는 내측 로터(120)를 내삽할 수 있는 구조로 되어 있으며, 내측 로터(120)의 외주면에는 탄성체(110)가 구비되어 있어서, 내측 로터(120)를 외측 로터(115)에 내삽하면 탄성체(110)가 내측 로터(120)와 외측 로터(115) 사이에 구비되게 된다.
또한, 내측 로터(120)에는 축방향의 세레이션이 형성된 홀(245)이 뚫려 있어서 대향되는 세레이션(250)이 가공된 웜축(135)과 연결되며, 세레이션이 형성된 홀(215)을 구비한 외측 로터(115)는 외주면에 축방향의 세레이션(225)이 형성된 구동축(105)과 연결된다.
그리고 내측 로터(120)와 웜축(135) 사이에는 러버 패드(270)가 더 구비될 수 있다.
그런데 이러한 종래의 전기식 동력 보조 조향장치에서, 내측 로터(120)와 웜 축(135), 및 외측 로터(115)와 구동축(105)은 세레이션 구조에 의해 직접 맞물려 결합되므로, 세레이션의 치수 정밀도가 부정확한 경우 조립이 어려울 뿐만 아니라, 세레이션의 직접 접촉에 의한 마모로 유격이 발생하고, 이에 따라 소음이 발생하는 문제점이 있었다.
또한, 모터(180)의 회전 토크가 외측 로터(115)와 내측 로터(120) 사이에 구비된 탄성체(110) 전체에 직접적으로 전달되는 구조이므로, 탄성체(110)의 내구성이 약화됨에 따라 댐핑 커플러(210) 전체의 내구성이 약화되는 문제점이 있었다.
본 발명은 전술한 배경에서 안출된 것으로, 구동축과 웜축 각각이 커플러들과 결합되는 방식이 종래의 세레이션 구조에 의한 방식이 아니므로 조립성이 향상될 뿐만 아니라, 종래 세레이션의 마모로 인한 유격 및 소음 발생 문제를 해결할 수 있는 자동차의 전기식 동력 보조 조향장치를 제공하는데 그 목적이 있다.
본 발명의 목적은 여기에 제한되지 않으며, 언급되지 않은 또 다른 목적들은 아래의 기재로부터 통상의 기술자에게 명확하게 이해될 수 있을 것이다.
본 발명의 일실시예에 따르면, 모터의 구동축과, 웜휠과 치합하는 웜이 형성된 웜축의 일측 단부 중 어느 하나에 일체로 결합되고, 원주방향을 따라 서로 이격되며 축방향으로 돌출된 제1돌출부가 형성되어 있는 제1커플러; 모터의 구동축과, 웜축의 일측 단부 중 다른 하나에 일체로 결합되고, 제1돌출부와 맞물릴 수 있도록 원주방향을 따라 서로 이격되며 축방향으로 돌출된 제2돌출부가 형성되어 있는 제2커플러; 및 제1커플러와 제2커플러 사이에 구비되어 충격을 완충하는 탄성부재;를 포함하는 자동차의 전기식 동력 보조 조향장치가 제공될 수 있다.
본 발명의 실시예들에 따르면, 구동축과 웜축 각각이 커플러들과 결합되는 방식이 종래의 세레이션 구조에 의한 방식이 아니므로 조립성이 향상될 뿐만 아니라, 종래 세레이션의 마모로 인한 유격 및 소음 발생 문제를 해결할 수 있는 효과가 있다.
도 1은 종래의 전기식 동력 보조 조향장치 중 모터 및 모터 감속기구의 단면도이다.
도 2는 도 1의 외측 로터와 내측 로터의 구조를 보여주는 분해 사시도이다.
도 3은 본 발명의 제1실시예에 따른 자동차의 전기식 동력 보조 조향장치의 일부에 대한 분해사시도이다.
도 4는 도 3의 커플러들과 탄성부재가 결합된 상태의 경방향 단면도이다.
도 5는 본 발명의 제2실시예에 따른 자동차의 전기식 동력 보조 조향장치의 일부에 대한 분해사시도이다.
도 6은 도 5의 커플러들과 탄성부재가 결합된 상태의 경방향 단면도이다.
도 7은 본 발명의 제3실시예에 따른 자동차의 전기식 동력 보조 조향장치의 일부에 대한 분해사시도이다.
도 8은 도 7의 커플러들과 탄성부재가 결합된 상태의 경방향 단면도이다.
도 9는 본 발명의 제4실시예에 따른 자동차의 전기식 동력 보조 조향장치의 일부에 대한 분해사시도이다.
도 10은 도 9의 커플러들과 탄성부재가 결합된 상태의 축방향 단면도이다.
도 3은 본 발명의 제1실시예에 따른 자동차의 전기식 동력 보조 조향장치의 일부에 대한 분해사시도이다. 도 4는 도 3의 커플러들과 탄성부재가 결합된 상태의 경방향 단면도이다. 도 5는 본 발명의 제2실시예에 따른 자동차의 전기식 동력 보조 조향장치의 일부에 대한 분해사시도이다. 도 6은 도 5의 커플러들과 탄성부재가 결합된 상태의 경방향 단면도이다. 도 7은 본 발명의 제3실시예에 따른 자동차의 전기식 동력 보조 조향장치의 일부에 대한 분해사시도이다. 도 8은 도 7의 커플러들과 탄성부재가 결합된 상태의 경방향 단면도이다. 도 9는 본 발명의 제4실시예에 따른 자동차의 전기식 동력 보조 조향장치의 일부에 대한 분해사시도이다. 도 10은 도 9의 커플러들과 탄성부재가 결합된 상태의 축방향 단면도이다.
이들 도면들과 도 1을 함께 참조하면, 본 발명의 실시예들에 따른 자동차의 전기식 동력 보조 조향장치는, 모터의 구동축과, 웜휠과 치합하는 웜이 형성된 웜축의 일측 단부 중 어느 하나에 일체로 결합되고, 원주방향을 따라 서로 이격되며 축방향으로 돌출된 제1돌출부가 형성되어 있는 제1커플러; 모터의 구동축과, 웜축의 일측 단부 중 다른 하나에 일체로 결합되고, 제1돌출부와 맞물릴 수 있도록 원주방향을 따라 서로 이격되며 축방향으로 돌출된 제2돌출부가 형성되어 있는 제2커플러; 및 제1커플러와 제2커플러 사이에 구비되어 충격을 완충하는 탄성부재;를 포함하는 것을 특징으로 한다.
한편, 제1커플러와 제2커플러는 각각 모터(180)의 구동축(305)과, 웜휠(140)과 치합하는 웜(145)이 형성된 웜축(301)의 일측 단부 중 어느 하나에 일체로 결합되는데, 이하에서는 제1커플러가 모터(180)의 구동축(305)에 일체로 결합되고, 제2커플러가 웜측(301)의 일측 단부에 일체로 결합되는 경우를 기준으로 설명한다.
그리고 이하에서 설명하는 본 발명의 제1실시예 및 제2실시예에서는, 제1커플러(310)와 제2커플러(330)가 동일한 구조로 이뤄진 예로 설명한다.
먼저 도 3 내지 도 6을 참고하여, 본 발명의 제1실시예 및 제2실시예에 대해 구체적으로 설명한다.
제1커플러(310)는 모터(180, 도 1 참조)의 구동축(305)에 일체로 결합되는데, 제1커플러(310)에는 원주방향을 따라 서로 이격되며 축방향으로 돌출된 제1돌출부(311)가 형성되어 있다. 좀 더 구체적으로, 제1커플러(310)는, 중앙에 결합홀(315)이 형성되어 있는 몸체부(313); 및 몸체부(313)의 외주면에 경방향 외측으로 연장형성된 지지부(317);를 포함하여 이뤄질 수 있으며, 제1돌출부(311)는 지지부(317)의 일측면에서 원주방향을 따라 서로 이격되며 축방향으로 돌출되어 형성될 수 있다.
몸체부(313)는 중앙에 결합홀(315)이 축방향으로 형성되어 있는 중공관 형상으로서, 결합홀(315)에는 모터(180)의 구동축(305)이 결합되게 되는데, 일 예로, 모터(180)의 구동축(305)은 결합홀(315)에 압입되어 결합될 수 있다.
지지부(317)는 몸체부(313)의 외주면에 경방향 외측으로 연장형성된 환형의 판 형상으로서, 지지부(317)의 일측면에는 다수개의 제1돌출부(311)가 원주방향을 따라 서로 이격되며, 축방향으로 돌출되어 형성되어 있는데, 도면들에서는 제1돌출부(311)가 지지부(317)의 가장자리를 따라 형성된 예를 도시하였다.
한편, 몸체부(313)에 지지부(317)가 형성되는 위치는, 도 3에 도시된 바와 같이, 제1돌출부(311)가 연장형성된 방향(축방향)으로 몸체부(313)의 일측 단부가 지지부(317)로부터 돌출되어 돌출단부(319)를 형성하도록 하는 위치가 될 수 있다.
그리고 이러한 돌출단부(319)에는 후술할 탄성부재(350)의 바디부(351)가 결합된다.
제2커플러(330)는 웜휠(140)과 치합하는 웜(145)이 형성된 웜축(301)의 일측 단부에 일체로 결합되는데, 제2커플러(330)에는 제1돌출부(311)와 맞물릴 수 있도록 원주방향을 따라 서로 이격되며 축방향으로 돌출된 제2돌출부(331)가 형성되어 있다.
즉, 제2커플러(330)는 전술한 제1커플러(310)와 동일한 구조 및 형상으로 이뤄져서 서로 맞물려 결합되며, 원주방향으로 인접하게 배치된 제1돌출부(311)들 사이에 제2돌출부(331)가 끼워짐으로써 제1커플러(310)와 제2커플러(330)가 서로 맞물리게 된다.
물론, 제2커플러(330) 역시 웜축(301)의 일측 단부에 압입되어 결합될 수 있다.
그리고 제1돌출부(311)와 제2돌출부(331) 각각의 양 측면에는, 홈(312,332)이 축방향으로 형성되어 있어서, 후술할 탄성부재(350)의 날개부(353)가 홈(312,332)에 안착됨으로써, 탄성부재(350)가 제1커플러(310)와 제2커플러(330) 사이에 안정적으로 위치고정된다.
탄성부재(350)는 제1커플러(310)와 제2커플러(330) 사이에 구비되어 충격을 완충하게 되는데, 좀 더 구체적으로 탄성부재(350)는, 몸체부(313,333)의 일측 단부가 지지부(317,337)로부터 돌출되어 형성된 돌출단부(319,339)의 외주면에 결합되는 환형의 바디부(351); 및 바디부(351)의 외주면으로부터 경방향 외측으로 연장되되, 원주방향으로 이격되며 형성되어서, 서로 맞물리는 제1돌출부(311)와 제2돌출부(331) 사이에 삽입되는 날개부(353);를 포함하여 이뤄질 수 있다.
바디부(351)는 환형으로 형성되는데, 바디부(351)는 제1커플러(310)와 제2커플러(330)에 각각 형성된 돌출단부(319,339)의 외주면에 끼워져 결합되게 된다.
즉, 제1커플러(310)와 제2커플러(330)가 맞물려 결합되었을 때, 탄성부재(350)의 바디부(351) 일측에는 제1커플러(310)에 형성된 돌출단부(319)가 끼워지고, 바디부(351) 타측에는 제2커플러(330)에 형성된 돌출단부(339)가 끼워져 결합되게 된다.
한편, 바디부(351)의 내주면에는 중심방향으로 더 연장되는 연장판(355)이 형성될 수 있는데, 이러한 연장판(355)은 제1커플러(310)에 형성된 돌출단부(319)와 제2커플러(330)에 형성된 돌출단부(339)가 축방향으로 서로 부딪히는 것을 완충하는 역할을 하게 되며, 연장판(355)은 도 3에 도시된 바와 같이 환형의 판으로 이뤄질 수 있다.
날개부(353)는 바디부(351)의 외주면으로부터 경방향 외측으로 연장되되, 원주방향으로 이격되며 형성되는데, 날개부(353)는 판 형상으로 이뤄져서 제1돌출부(311)와 제2돌출부(331) 사이에 삽입되게 된다. 물론 전술한 바와 같이, 제1돌출부(311)와 제2돌출부(331)의 양 측면에는, 홈(312,332)이 축방향으로 형성되어 있어서, 탄성부재(350)의 날개부(353)가 홈(312,332)에 안착됨으로써, 탄성부재(350)가 제1커플러(310)와 제2커플러(330) 사이에 안정적으로 위치고정된다.
한편, 도 5와 도 6에 도시된 바와 같이, 본 발명의 제2실시예에 따르면, 탄성부재(550)의 서로 이웃하는 날개부(553)의 일측 단부와 타측 단부 중 어느 한 쪽은 서로 연결되어 폐쇄부(557)를 이루되, 이러한 폐쇄부(557)는 원주방향을 따라 날개부(553)의 일측과 타측에 교번으로 형성되어 있는 구조로 이뤄진다.
이와 같은 구조의 탄성부재(550)에서는, 제1커플러(310) 쪽에 폐쇄부(557)가 형성된 날개부(553)들 사이에는 제2커플러(330)의 제2돌출부(331)가 삽입되고, 제2커플러(330) 쪽에 폐쇄부(557)가 형성된 날개부(553)들 사이에는 제1커플러(310)의 제1돌출부(311)가 삽입되게 된다.
설명하지 않은 도면번호 551은 탄성부재(550)의 바디부에 해당한다.
도 7과 도 8을 참고하여 본 발명의 제3실시예에 대해 설명하면, 탄성부재(750)는 서로 맞물리는 제1돌출부(711)와 제2돌출부(731)의 마주보는 면들 사이에 구비되도록 연속적으로 꺾여서 형성되고, 제1돌출부(711)와 제2돌출부(731)의 양 측면 중앙에는 탄성부재(750)가 안착되는 홈(712,732)이 축방향으로 형성되어 있다.
이 외에, 제1커플러(710)와 제2커플러(730)의 구조는, 도 3에 도시된 제1커플러(310) 및 제2커플러(330)의 구조와 유사하다.
이어서, 도 9와 도 10을 참고하여 본 발명의 제4실시예에 대해 설명하면, 제1커플러(910)는 중앙에 결합홀(915)이 형성되어 있는 몸체부(913); 및 몸체부(913)의 일측 단부에서 경방향 외측으로 연장형성된 지지부(917)을 포함하며, 제1돌출부(911)는 지지부(917)의 일측면에서 원주방향을 따라 이격되며 축방향으로 돌출되어 형성된다. 그리고 제1커플러(910)의 중심방향을 향하는 제1돌출부(911)의 측면 하단에는, 중심방향으로 더 돌출된 단턱부(919)가 형성되어 있다.
여기서 몸체부(913)의 결합홀(915)에는 구동축(305)이 압입 등의 방식으로 일체로 결합되며, 제1돌출부(911)는 지지부(917)의 일측면 가장자리에서 원주방향을 따라 등간격으로 이격되며, 축방향으로 돌출되도록 형성될 수 있다.
한편, 제2커플러(930)는 도 3에 도시된 제2커플러(330)와 유사한 구조를 가지되, 원주방향으로 인접하게 배치된 제2돌출부(331)들 사이에는, 단턱부(919)와 마주하도록 축방향으로 돌출된 안착부(939)가 형성되어 있다.
또한, 탄성부재(950)는 환형의 몸체부(951); 및 몸체부(951)의 외주면으로부터 경방향 외측으로 연장되어 형성되되, 단턱부(919)와 안착부(939) 사이에 삽입되며, 단턱부(919)를 감싸는 수용부(959)를 포함한다.
몸체부(951)는 환형으로 형성되어 있어서, 제2커플러(930)의 돌출단부(339)에 끼워져 결합된다.
수용부(959)는 제1커플러(910)에 형성된 단턱부(919)를 감싸는 형상으로 이뤄지는데, 좀 더 구체적으로 수용부(959)는 원주방향으로 이격되어 형성되는 측벽들(953)과, 측벽들(953)의 일측 단부(제2커플러(930) 쪽 단부)를 연결하는 연결판(955)으로 구성되어서 단턱부(919)를 감싸게 되며, 연결판(955)은 단턱부(919)와 안착부(939) 사이에 위치되어 이들의 축방향 부딪힘을 완충하게 된다.
이상에서 설명한 바와 같이, 본 발명의 실시예들에 따르면, 구동축과 웜축 각각이 커플러들과 결합되는 방식이 종래의 세레이션 구조에 의한 방식이 아니므로 조립성이 향상될 뿐만 아니라, 종래 세레이션의 마모로 인한 유격 및 소음 발생 문제를 해결할 수 있는 효과가 있게 된다.
105 : 구동축 135 : 웜축
301 : 웜축 305 : 구동축
310 : 제1커플러 311 : 제1돌출부
313 : 몸체부 315 : 결합홀
317 : 지지부 319 : 돌출단부
330 : 제2커플러 331 : 제2돌출부
339 : 돌출단부 350 : 탄성부재
351 : 바디부 353 : 날개부

Claims (10)

  1. 모터의 구동축과, 웜휠과 치합하는 웜이 형성된 웜축의 일측 단부 중 어느 하나에 일체로 결합되고, 원주방향을 따라 서로 이격되며 축방향으로 돌출된 제1돌출부가 형성되어 있는 제1커플러;
    상기 모터의 구동축과, 웜축의 일측 단부 중 다른 하나에 일체로 결합되고, 상기 제1돌출부와 맞물릴 수 있도록 원주방향을 따라 서로 이격되며 축방향으로 돌출된 제2돌출부가 형성되어 있는 제2커플러; 및
    상기 제1커플러와 제2커플러 사이에 구비되어 충격을 완충하는 탄성부재;
    를 포함하는 자동차의 전기식 동력 보조 조향장치.
  2. 제 1 항에 있어서,
    상기 제1커플러는,
    중앙에 결합홀이 형성되어 있는 몸체부; 및
    상기 몸체부의 외주면에서 경방향 외측으로 연장형성된 지지부;를 포함하되,
    상기 제1돌출부는 상기 지지부의 일측면에서 원주방향을 따라 서로 이격되며 축방향으로 돌출되어 형성되는 것을 특징으로 하는 자동차의 전기식 동력 보조 조향장치.
  3. 제 2 항에 있어서,
    상기 제2커플러는,
    상기 제1커플러와 동일하게 형성되는 것을 특징으로 하는 자동차의 전기식 동력 보조 조향장치.
  4. 제 3 항에 있어서,
    상기 탄성부재는,
    상기 몸체부의 일측 단부가 지지부로부터 돌출되어 형성된 돌출단부의 외주면에 결합되는 환형의 바디부; 및
    상기 바디부의 외주면으로부터 경방향 외측으로 연장되되, 원주방향으로 이격되며 형성되어서, 서로 맞물리는 상기 제1돌출부와 제2돌출부 사이에 삽입되는 날개부;
    를 포함하는 것을 특징으로 하는 자동차의 전기식 동력 보조 조향장치.
  5. 제 4 항에 있어서,
    상기 탄성부재는,
    서로 이웃하는 상기 날개부의 일측 단부와 타측 단부 중 어느 한 쪽이 서로 연결되어 폐쇄부를 이루되, 상기 폐쇄부는 원주방향을 따라 상기 날개부의 일측과 타측에 교번으로 형성되는 것을 특징으로 하는 자동차의 전기식 동력 보조 조향장치.
  6. 제 4 항 또는 제 5 항에 있어서,
    상기 제1돌출부와 제2돌출부의 양 측면에는,
    상기 탄성부재의 날개부가 안착되는 홈이 축방향으로 형성되어 있는 것을 특징으로 하는 자동차의 전기식 동력 보조 조향장치.
  7. 제 3 항에 있어서,
    상기 탄성부재는,
    서로 맞물리는 상기 제1돌출부와 제2돌출부의 마주보는 면들 사이에 구비되도록 연속적으로 꺾여서 형성된 것을 특징으로 하는 자동차의 전기식 동력 보조 조향장치.
  8. 제 7 항에 있어서,
    상기 제1돌출부와 제2돌출부의 양 측면 중앙에는,
    상기 탄성부재가 안착되는 홈이 축방향으로 형성되어 있는 것을 특징으로 하는 자동차의 전기식 동력 보조 조향장치.
  9. 제 1 항에 있어서,
    상기 제1커플러의 중심방향을 향하는 상기 제1돌출부의 측면 하단에는, 상기 중심방향으로 더 돌출된 단턱부가 형성되어 있고,
    상기 제2돌출부 사이에는, 상기 단턱부와 마주하도록 축방향으로 돌출된 안착부가 형성되어 있는 것을 특징으로 하는 자동차의 전기식 동력 보조 조향장치.
  10. 제 9 항에 있어서,
    상기 탄성부재는,
    환형의 몸체부; 및
    상기 몸체부의 외주면으로부터 경방향 외측으로 연장되어 형성되되, 상기 단턱부와 안착부 사이에 삽입되며, 상기 단턱부를 감싸는 수용부;를 포함하는 것을 특징으로 하는 자동차의 전기식 동력 보조 조향장치.
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