KR20150011676A - 랙타입 전동식 파워 스티어링 장치용 종동풀리 - Google Patents

랙타입 전동식 파워 스티어링 장치용 종동풀리 Download PDF

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KR20150011676A KR1020130086933A KR20130086933A KR20150011676A KR 20150011676 A KR20150011676 A KR 20150011676A KR 1020130086933 A KR1020130086933 A KR 1020130086933A KR 20130086933 A KR20130086933 A KR 20130086933A KR 20150011676 A KR20150011676 A KR 20150011676A
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구효선
곽영웅
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(주)에나인더스트리
신철수
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Abstract

차량의 핸들의 조타력을 조절하여 운전자에게 최적의 조향 조건을 제공하기 위해 사용되는 랙타입 전동식 파워 스티어링 장치용 종동풀리에 관한 것이다. 전동식 파워 스티어링 장치는 피니언 기어와, 스티어링 링크부재와, 벨트풀리 및 회전 액추에이터를 포함한다. 피니언 기어는 내부에 차량의 핸들 축이 삽입 연결되도록 형성된다. 스티어링 링크부재의 일측에는 상기 피니언 기어와 치합되는 랙 기어가 형성되고, 타측에는 스크류가 형성된다. 벨트풀리는 상기 스크류 축에 삽입 연결된 종동풀리와, 상기 종동풀리와 벨트에 의해 연결된 구동풀리로 이루어진다. 회전 액추에이터는 상기 구동풀리의 내륜에 회전 축이 삽입되어 상기 구동풀리를 회전 구동시키는 역할을 한다. 여기서, 상기 종동풀리는 수지 소재로 형성되며, 내부에 관통공이 형성된 원기둥 형상의 몸체부로 이루어진 것을 특징으로 한다.

Description

랙타입 전동식 파워 스티어링 장치용 종동풀리{Driven pulley of R-EPS}
본 발명은 구조가 개선된 종동풀리를 구비한 랙타입 전동식 파워 스티어링 장치용 종동풀리에 관한 것이다.
일반적으로, 차량에는 조향상태의 안정성을 보장하기 위해 파워 스티어링 시스템이 적용되고 있는데, 이중에 전동식 파워 스티어링(EPS; Electric Power Steering)은 모터로부터 구동력을 전달받아 조타력을 조절하는 장치이다.
즉, 전동식 파워 스티어링은 차속센서 및 조향토크센서 등에서 감지한 차량의 운행조건에 따라 ECU에서 모터를 구동시켜 저속 운행시에는 가볍고 편안한 조향감을 부여하고, 고속 운행시에는 무거운 조향감과 더불어 양호한 방향 안정성을 부여하며, 비상상황에서는 급속한 조향이 이루어지도록 하여 운전자에게 최적의 조향 조건을 제공하게 된다.
이러한 전동식 파워 스티어링 시스템은 모터의 설치 위치에 따라 컬럼 구동방식(C-EPS)과, 피니온 구동방식(P-EPS) 및 랙 구동방식(R-EPS)으로 나뉘게 된다.
한편, 도 1은 종래의 랙 타입 전동식 파워 스티어링 장치(1)를 도시한 도면으로, 하우징(10)과, 핸들의 조향 조작에 따라 휠을 조향하는 스티어링 링크기구(20)와, 핸들의 조타력을 보조하기 위한 벨트풀리(30) 및 상기 벨트풀리(30)를 구동시키는 회전 액추에이터(40)로 구성된다.
도 2는 도 1의 벨트풀리(30)를 발췌하여 도시한 도면으로, 벨트풀리(30)는 회전 액추에이터(40)와 스티어링 링크기구(20)의 랙 기어 사이에 배치된다. 따라서, 회전 액추에이터(40)의 구동시 회전 액추에이터(40)의 동력이 벨트풀리(30)를 통해 스티어링 링크기구(20)에 부가되게 된다. 이때, 벨트풀리(30)의 구동풀리(31)와 종동풀리(32)의 기어비에 의해 모터의 동력이 감속됨으로써 핸들의 조타력이 조절되게 된다.
한편, 종동풀리는 내구성 향상을 위해 스틸 소재로 이루어진 몸체부와, 수지 소재로 형성되어 몸체부를 감싸도록 이루어지며, 양측 둘레면을 따라 몸체부와 수직된 방향으로 각각 이탈 방지부를 구비한 하우징으로 이루어질 수 있다. 그러나, 이는 종동풀리의 성형시 몸체부와 하우징을 각각 사출 성형하고, 하우징에 몸체부를 인서트 해야하므로 작업 공정이 번거로워지게 된다.
또한, 종동풀리의 몸체부가 스틸 소재로 형성됨에 따라, 벨트풀리의 무게를 증가시켜 핸들의 방향 전환시 조타력이 저하되고, 벨트풀리의 회전시 벨트와 종동풀리의 마찰음이 커지는 문제가 있었다.
아울러, 종동풀리의 회전시, 하우징의 양측에 배치된 이탈 방지부로 인해 벨트의 양 측면이 마모되어 벨트의 수명이 감소되는 문제가 있었다.
등록특허공보 제10-0284345(2001.03.02 공고)
본 발명의 과제는 종동풀리를 수지 소재로 형성함으로써 종동풀리의 성형시 작업공수를 줄이고, 차량의 조타력이 향상된 전동식 파워 스티어링 장치를 제공함에 있다.
상기의 과제를 달성하기 위한 본 발명에 따른 랙타입 전동식 파워 스티어링 장치용 종동풀리는, 내부에 차량의 핸들 축이 삽입 연결된 피니언 기어; 일측에는 상기 피니언 기어와 치합되는 랙 기어가 형성되고, 타측에는 스크류가 형성된 스티어링 링크부재; 상기 스크류 축에 삽입 연결된 종동풀리와, 상기 종동풀리와 벨트에 의해 연결된 구동풀리로 이루어진 벨트풀리; 및 상기 구동풀리의 내륜에 회전 축이 삽입되어 상기 구동풀리를 회전 구동시키는 회전 액추에이터;를 포함하며, 상기 종동풀리는 수지 소재로 형성되며, 내부에 관통공이 형성된 원기둥 형상의 몸체부로 이루어진 것을 특징으로 한다.
본 발명에 따르면, 엔진동력을 사용하지 않고 모터를 통해 스티어링 장치를 제어하게 되므로, 연비효율이 향상된다.
또한, 종동풀리를 수지 소재로 형성하여 그 무게를 스틸 소재로 형성된 종동풀리의 무게보다 약1/4로 감소시킴으로써, 차량의 운전시 핸들의 조타력을 향상시키게 된다.
또한, 종래에는 종동풀리의 몸체부가 스틸 소재로 형성되고, 하우징은 수지 소재로 형성되어 있어 하우징과 몸체부를 각각 사출 성형한 후, 하우징에 몸체부를 인서트 해야 해서 작업 공정이 번거로웠는데, 본 발명은 종동풀리를 수지 소재로 형성하여 한번의 사출 공정만으로 종동풀리를 제작할 수 있게 되어 작업공수가 줄어들게 된다.
또한, 종동풀리를 수지 소재로 형성하여 종래의 종동풀리 무게보다 약1/4로 감소시킴으로써, 종동풀리의 회전 구동시 벨트와의 마찰음이 저하되게 된다.
아울러, 종동풀리 몸체부의 외륜에 경사각을 갖는 다수의 벨트 홈들을 형성하여, 종동풀리의 양측에 형성된 이탈 방지부를 제거함으로써 종동풀리의 무게를 더욱 감소시키고, 벨트 측면부의 마모를 줄일 수 있게 된다.
도 1은 종래 기술에 따른 랙 타입 전동식 파워 스티어링(R-EPS) 장치의 도면.
도 2는 도 1에 있어서, 벨트풀리를 발췌하여 도시한 도면.
도 3은 본 발명의 일 실시예에 따른 랙타입 전동식 파워 스티어링 장치를 도시한 도면.
도 4는 도 3의 종동풀리를 발췌하여 도시한 도면.
도 5 내지 7은 도 4에 있어서, 종동풀리의 다른 실시예를 도시한 도면.
이하 첨부된 도면을 참조하여, 바람직한 실시예에 따른 본 발명을 상세히 설명하기로 한다.
도 3은 본 발명의 일 실시예에 따른 랙타입 전동식 파워 스티어링 장치를 도시한 도면이고, 도 4는 도 3의 종동풀리를 발췌하여 도시한 도면이다. 여기서, 랙타입 전동식 파워 스티어링 장치는(R-EPS, 100)는 회전 액추에이터의 동력에 의해 차량의 주행속도에 따라 핸들의 조타력을 주차 또는 저속시 가볍게 해주고, 고속시 무겁게 하여 고속 주행 안정성을 제공함과 아울러 비상시 급속한 조향이 이루어지도록 함으로써 운전자에게 최적의 조향 조건을 제공하기 위해 사용된다.
랙타입 전동식 파워 스티어링 장치는(100)는 도 3에 도시된 바와 같이, 피니언 기어(110)와, 스티어링 링크부재(120)와, 벨트풀리(130) 및 회전 액추에이터(140)를 포함한다.
피니언 기어(110)는 회전 운동을 수평 운동으로 바꾸거나, 수평 운동을 회전 운동으로 바꾸어주는 기어 장치로, 내부에 차량의 핸들 축이 삽입되어 핸들과 연결된다.
스티어링 링크부재(120)의 일측에는 피니언 기어(110)와 치합되는 랙 기어(121)가 형성되고, 타측에는 스크류(122)가 형성된다. 이처럼, 스티어링 링크부재(120)의 피니언 기어(110)에 랙 기어(121)가 치합됨으로써, 랙 기어(121)가 전후로 이동하게 되면 차량의 핸들이 피니언 기어(110)에 의해 좌우로 회전하게 된다.
벨트풀리(130)는 스크류(122) 축에 삽입 연결된 종동풀리(131)와, 종동풀리(131)와 벨트(133)에 의해 연결된 구동풀리(132)로 이루어질 수 있다. 여기서, 스티어링 링크부재(120)와, 벨트풀리(130)는 하우징(150)을 구비하여 그 내부에 삽입될 수 있는데, 이는 외부로부터 유입되는 이물질을 차단하고 작업자의 안전을 도모하기 위함이다.
종동풀리(131)는 수지 소재로 형성되며, 내부에 관통공이 형성된 원기둥 형상의 몸체부(131a)로 이루어질 수 있다. 이처럼, 종동풀리(131)가 수지 소재로 형성됨에 따라, 그 무게가 종래의 스틸 소재로 형성된 종동풀리의 무게보다 약 1/4로 감소될 수 있다. 이와 같이, 종동풀리(131)가 경량화 됨에 따라, 종래의 스틸 소재로 형성된 종동풀리를 사용하였을 때보다 차량의 운전시 핸들의 조타력이 향상되게 된다.
이때, 종동풀리(131)의 몸체부(131a) 외륜에는 일측으로 경사각을 갖는 다수의 벨트 홈(131b)들이 이격되어 형성될 수 있는데, 이는 벨트(133)가 종동풀리(131)의 경사진 벨트 홈(131b)들을 따라 회전할 수 있도록 하기 위함이다. 여기서, 벨트 홈(131b)들의 경사각은 약 5˚로 형성됨이 바람직하나, 이는 실시자의 필요에 따라 달라질 수 있다.
한편, 수지는 페놀(Phenol), 폴리프탈아미드(PPA, Polypthalamide), 폴리페닐렌 설파이드(PPS:Polyphenylene sulfide)중 선택된 어느 하나로 이루어질 수 있다.
페놀(Phenol)로 이루어진 수지는 분해온도가 높은 분자구조를 갖고 있기 때문에 고내열, 고내구성이 뛰어나고, 가공성, 치수 안정성, 전기 절연성 및 내산성 등이 우수하며, 고온에서도 강성을 유지할 수 있는 장점이 있다.
폴리프탈아미드(PPA, Polypthalamide)로 이루어진 수지는 분자 주쇄 중에 방향족 구조를 가지고 있기 때문에 고강도, 고강성, 고내열, 치수 안정성 등에 우수하며, 내충격성이 강하고 고온에서도 강성을 유지할 수 있는 장점이 있다.
폴리페닐렌 설파이드(PPS:Polyphenylene sulfide)는 치수 안정성이 가장 뛰어난 열가소성 수지 중 하나로, 고내열, 고강도, 가공성이 우수하고, 수분 흡수율이 거의 없어 내화학성이 우수한 장점이 있다.
회전 액추에이터(140)의 회전 축은 구동풀리(132)의 내륜에 삽입되어 구동풀리(132)를 회전 구동시킨다. 따라서, 회전 액추에이터(140)가 좌우로 회전 구동하게 되면, 구동풀리(132)의 동력이 벨트(133)를 통해 스티어링 링크부재(120)로 부가된다. 이때, 회전 액추에이터(140)는 운전자가 핸들을 좌우로 회전시키게 되면, 차량에 내장된 조향토크센서에 의해 동작하게 되며, ECU에서 회전 액추에이터(140)의 동력을 제어하게 된다.
이에 따라, 운전자가 핸들을 회전시키게 되면, 차량에 내장된 조향토크센서에 의해 회전 액추에이터(140)가 동작하게 되며, 회전 액추에이터(140)의 회전 축에 연결된 구동풀리(132)가 함께 회전하게 된다. 이처럼 구동풀리(132)가 회전하게 되면, 구동풀리(132)와 벨트(133)에 의해 연결된 종동풀리(131) 또한 함께 회전하게 되고, 종동풀리(131)의 내륜에 삽입된 스크류(122)가 회전하며 스티어링 링크부재(120)를 전방 또는 후방으로 이동시키게 된다. 이에 따라, 스티어링 링크부재(120)의 일측에 형성된 랙 기어(121)가 회전하며 전방 또는 후방으로 이동하게 되고, 랙 기어(121)와 치합된 피니언 기어(110) 또한 회전하게 되어 피니언 기어(110)와 연결된 핸들의 조타력을 조절하게 되는 것이다.
전술한 바와 같이, 랙타입 전동식 파워 스티어링 장치는(100)는 엔진동력을 사용하지 않고 모터를 통해 스티어링 장치를 제어하게 되므로, 연비효율이 향상된다.
또한, 종동풀리(131)를 수지 소재로 형성하여 그 무게를 스틸 소재로 형성된 종동풀리의 무게보다 약1/4로 감소시킴으로써, 차량의 운전시 핸들의 조타력을 향상시키게 된다.
또한, 종래에는 종동풀리(131)의 몸체부(131a)를 스틸 소재로 형성하고, 하우징(150)을 수지 소재로 형성함으로써, 종동풀리(131)의 성형시 하우징(150)과 몸체부(131a)를 각각 사출 성형한 후, 하우징(150)에 몸체부(131a)를 인서트 해야 하므로 작업 공정이 번거로웠는데, 본 발명은 종동풀리(131)의 전체 부위를 수지 소재로 형성하여 한번의 사출 공정만으로 종동풀리(131)를 제작할 수 있게 되어 작업공수가 줄어들게 된다.
또한, 종동풀리(131)를 수지 소재로 형성하여 종래의 종동풀리(131) 무게보다 약1/4로 감소시킴으로써, 종동풀리(131)의 회전 구동시 벨트(133)와의 마찰음이 저하되게 된다.
아울러, 종동풀리(131)의 몸체부(131a) 외륜에 일측으로 경사각을 갖는 다수의 벨트 홈(131b)들을 형성하여, 종동풀리(131)의 양측에 형성된 이탈 방지부를 제거함으로써 종동풀리(131)의 무게를 더욱 감소시키고, 벨트(133) 측면부의 마모를 줄일 수 있게 된다.
도 5 내지 도 7은 종동풀리의 다른 실시예를 도시한 도면이다.
도 5를 참조하면, 종동풀리(231)는 몸체부(131a)의 일측에 몸체부(131a)의 둘레면과 수직된 방향으로 돌출된 이탈 방지부(131c)를 더 구비할 수 있다.
이때, 종동풀리(231)의 타측에는 하우징(150)이 배치될 수 있는데, 이는 종동풀리(231)의 회전시 벨트(133)가 이탈 방지부(131c)와 하우징(150) 사이에 배치되어 벨트(133)가 종동풀리(231)로부터 이탈하는 것을 방지하기 위함이다.
이에 따라, 종동풀리(231)의 일측은 이탈 방지부(131c)에 의해 막혀 있고, 타측은 하우징(150)에 의해 막혀 있으므로, 종동풀리(231)의 일측에만 이탈 방지부(131c)를 구비하여도 벨트(133)가 외부로 이탈하지 않게 된다.
도 6을 참조하면, 종동풀리(331)는 몸체부(131a)의 내부에 스틸 소재의 지지부(131d)를 더 구비할 수도 있다. 이때, 지지부(131d)는 관통공이 형성된 원기둥 형상으로 이루어져, 종동풀리(331)의 내부에 삽입되어 결합될 수 있다.
이처럼, 스틸 소재의 지지부(131d)가 수지 소재의 종동풀리(331) 내부에 삽입됨에 따라 종동풀리(331)의 회전시 몸체부(131a)의 내륜이 스티어링 링크부재(120)에 의해 쉽게 마모되는 것을 방지할 수 있게 된다.
도 7을 참조하면, 종동풀리(431)는 지지부(131d)의 일측에 지지부(131d)의 둘레면과 수직된 방향으로 돌출된 이탈 방지부(131e)를 더 구비할 수도 있다. 이때, 지지부(131d)에 형성된 이탈 방지부(131e)는 몸체부(131a)의 이탈 방지부(131c)와 대응되게 형성되고, 지지부(131d)가 몸체부(131a)에 삽입 되었을 때 몸체부(131a)의 이탈 방지부(131c)와 대향하게 배치될 수 있다. 이에 따라, 이탈 방지부(131c, 131e)들은 몸체부(131a)의 양측에 각각 배치되게 된다.
이처럼, 이탈 방지부(131c, 131e)들이 몸체부(131a)의 양측에 각각 배치됨에 따라 종동풀리(431)의 회전시 벨트(133)의 양 측면이 이탈 방지부(131c, 131e) 사이에 지지되어 벨트(133)의 이탈을 보다 안정적으로 방지할 수 있게 된다.
본 발명은 첨부된 도면에 도시된 일 실시예를 참고로 설명되었으나 이는 예시적인 것에 불과하며, 당해 기술분야에서 통상의 지식을 가진 자라면 이로부터 다양한 변형 및 균등한 타 실시예가 가능하다는 점을 이해할 수 있을 것이다. 따라서, 본 발명의 진정한 보호 범위는 첨부된 청구 범위에 의해서만 정해져야 할 것이다.
100.. 랙타입 전동식 파워 스티어링 장치
110.. 피니언 기어 120.. 스티어링 링크부재
121.. 랙 기어 122.. 스크류
130.. 벨트풀리 131, 231, 331.. 종동풀리
131a.. 몸체부 131b.. 벨트 홈
131c, 131e.. 이탈 방지부 131d.. 지지부
132.. 구동풀리 133.. 벨트
140.. 회전 액추에이터 150.. 하우징

Claims (5)

  1. 내부에 차량의 핸들 축이 삽입 연결된 피니언 기어;
    일측에는 상기 피니언 기어와 치합되는 랙 기어가 형성되고, 타측에는 스크류가 형성된 스티어링 링크부재;
    상기 스크류 축에 삽입 연결된 종동풀리와, 상기 종동풀리와 벨트에 의해 연결된 구동풀리로 이루어진 벨트풀리; 및
    상기 구동풀리의 내륜에 회전 축이 삽입되어 상기 구동풀리를 회전 구동시키는 회전 액추에이터;를 포함하는 랙타입 전동식 파워 스티어링 장치에 있어서,
    상기 종동풀리는 수지 소재로 형성되며, 내부에 관통공이 형성된 원기둥 형상의 몸체부로 이루어진 것을 특징으로 하는 랙타입 전동식 파워 스티어링 장치용 종동풀리.
  2. 제1항에 있어서,
    상기 종동풀리는 몸체부의 외륜에 일측으로 경사각을 갖는 다수의 벨트 홈들이 이격되어 형성된 것을 특징으로 하는 랙타입 전동식 파워 스티어링 장치용 종동풀리.
  3. 제1항에 있어서,
    상기 종동풀리는 몸체부의 일측에 상기 몸체부의 둘레면과 수직된 방향으로 돌출된 이탈 방지부를 더 구비하는 것을 특징으로 하는 랙타입 전동식 파워 스티어링 장치용 종동풀리.
  4. 제1항 내지 제3항 중 어느 한 항에 있어서,
    상기 종동풀리는 스틸 소재로 이루어지고 내부에 관통공이 형성된 원기둥 형상의 지지부를 더 구비하며, 상기 지지부는 상기 몸체부의 내부에 삽입 결합되는 것을 특징으로 하는 랙타입 전동식 파워 스티어링 장치용 종동풀리.
  5. 제4항에 있어서,
    상기 지지부는 일측에 상기 지지부의 둘레면과 수직된 방향으로 돌출된 이탈 방지부를 더 구비하며, 상기 지지부의 이탈 방지부는 상기 몸체부의 이탈 방지부와 대향하게 배치되는 것을 특징으로 하는 랙타입 전동식 파워 스티어링 장치용 종동풀리.
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* Cited by examiner, † Cited by third party
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KR20200006855A (ko) * 2018-07-11 2020-01-21 (주)에나인더스트리 유무기 복합소재 및 이를 이용한 r-eps 벨트풀리

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