KR20160011267A - 전동식 조향장치 - Google Patents

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KR20160011267A
KR20160011267A KR1020140091775A KR20140091775A KR20160011267A KR 20160011267 A KR20160011267 A KR 20160011267A KR 1020140091775 A KR1020140091775 A KR 1020140091775A KR 20140091775 A KR20140091775 A KR 20140091775A KR 20160011267 A KR20160011267 A KR 20160011267A
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Abstract

전동식 조향장치에 관한 발명이 개시된다. 개시된 전동식 조향장치는, 동력을 발생시키는 구동부재와, 웜기어가 구비되어 웜휠과 맞물려 회전하는 웜샤프트부재와, 구동부재와 웜샤프트부재 사이에 개재되어 구동부재에서 발생된 동력을 웜샤프트부재로 전달하는 커플러부재를 포함하며, 커플러부재는, 웜샤프트부재가 내측으로 삽입되어 결합되는 내측결합부와, 내측결합부와 이격되어 내주면부를 둘러싸는 형상으로 형성되며, 내측으로 구동부재의 회전축이 삽입되어 결합되는 외측결합부와, 내측결합부와 외측결합부를 연결하는 연결부를 포함하는 것을 특징으로 한다.

Description

전동식 조향장치{MOTOR DRIVEN POWER STEERING SYSTEM}
본 발명은 전동식 조향장치에 관한 것으로, 보다 상세하게는 구동부재에서 발생한 동력을 웜샤프트부재에 전달하고, 구동부재와 웜샤프트부재 사이의 충격 비틀림(Torsion Impact)을 흡수하며, 래틀소음이 방지되고, 조립공차 등에 의한 유격을 흡수할 수 있는 전동식 조향장치에 관한 것이다.
일반적으로 전동식 조향장치는 차속센서 및 조향토크센서 등에서 감지한 차량의 운행조건에 따라 전자제어장치에서 구동부재를 구동하여 운전자의 조향력을 보조한다. 이에 따라 전동식 조향장치는, 저속운행 시에는 가볍고 편안한 조향상태를 제공하고, 고속운행 시에는 무겁고 안정적인 조향상태를 제공하며, 비상 상황에서는 급속한 조향을 가능하게 한다.
전동식 조향장치는 구동부재, 구동부재와 연결되어 회전되는 웜샤프트부재, 웜샤프트부재와 맞물려 회전되는 웜휠을 포함한다. 따라서 모터의 구동에 의한 웜샤프트부재의 회전력이 운전자가 조작하는 조향휠의 회전력에 부가하여 조향축에 전달됨으로써, 조향감을 향상시키고, 안정적인 조향을 가능하게 한다.
일반적으로 구동부재와 웜샤프트부재를 결합하기 위한 커플러는, 구동부재와 웜샤프트부재 각각에 결합되며 금속 재질을 포함하는 한 쌍의 도그와, 각각의 도그 사이에 개재되는 커플러를 포함하는데, 고무재질의 커플러의 경우, 열화 및 변형발생 가능성이 높으며, 복수 개의 도그가 적용되어 구성이 복잡하고 단가 및 중량이 상승하는 문제점이 있다.
본 발명의 배경기술은 대한민국 공개특허공보 제2010-0009380호(2010.01.27 공개, 발명의 명칭: 차량용 전동 조향 장치의 기어 치합 상태 유지장치)에 개시되어 있다.
본 발명은 상기와 같은 문제점을 개선하기 위해 안출된 것으로서, 열화 및 변형발생 가능성을 낮추어 내구성을 향상시키고, 간단한 구성으로 제작이 용이하며, 단일의 구성으로 부품의 개수를 줄이고 중량을 절감할 수 있는 전동식 조향장치를 제공하는 데 그 목적이 있다.
본 발명에 따른 전동식 조향장치는: 동력을 발생시키는 구동부재; 웜기어가 구비되어 웜휠과 맞물려 회전하는 웜샤프트부재; 및 상기 구동부재와 상기 웜샤프트부재 사이에 개재되어 상기 구동부재에서 발생된 동력을 상기 웜샤프트부재로 전달하는 커플러부재;를 포함하며, 상기 커플러부재는, 상기 웜샤프트부재가 내측으로 삽입되어 결합되는 내측결합부; 상기 내측결합부와 이격되어 상기 내측결합부를 둘러싸는 형상으로 형성되며, 내측으로 상기 구동부재의 회전축이 삽입되어 결합되는 외측결합부; 및 상기 내측결합부와 상기 외측결합부를 연결하는 연결부;를 포함하는 것을 특징으로 한다.
본 발명에서 상기 내측결합부와 상기 외측결합부는, 내주면에 상기 웜샤프트부재의 길이 방향으로 오목하게 형성되는 내측결합홈이 형성되어 각각 상기 웜샤프트부재와 상기 구동부재가 세레이션 방식으로 결합되는 것을 특징으로 한다.
본 발명에 따른 전동식 조향장치는, 동력을 발생시키는 구동부재; 웜기어가 구비되어 웜휠과 맞물려 회전하는 웜샤프트부재; 및 상기 구동부재와 상기 웜샤프트부재 사이에 개재되어 상기 구동부재에서 발생된 동력을 상기 웜샤프트부재로 전달하는 커플러부재를 포함하며, 상기 커플러부재는, 상기 구동부재의 회전축이 삽입되어 결합되는 내측결합부; 상기 내측결합부와 이격되어 상기 내측결합부를 둘러싸는 형상으로 형성되며, 상기 웜샤프트부재가 내측으로 삽입되어 결합되는 외측결합부; 및 상기 내측결합부와 상기 외측결합부를 연결하는 연결부;를 포함하는 것을 특징으로 한다.
본 발명에서 상기 내측결합부와 상기 외측결합부는, 내주면에 상기 웜샤프트부재의 길이 방향으로 오목하게 형성되는 내측결합홈이 형성되어 각각 상기 구동부재와 상기 웜샤프트부재가 세레이션 방식으로 결합되는 것을 특징으로 한다.
본 발명에서 상기 커플러부재는, 상기 구동부재와 대향하는 면에 오목하게 형성되어, 상기 구동부재와 상기 웜샤프트부재의 상대 이동에 따라 변형되는 제1변형부;를 더 포함하는 것을 특징으로 한다.
본 발명에서 상기 커플러부재는, 상기 웜샤프트부재와 대향하는 면에 오목하게 형성되어, 상기 구동부재와 상기 웜샤프트부재의 상대 이동에 따라 변형되는 제2변형부;를 더 포함하는 것을 특징으로 한다.
본 발명에서 상기 제1변형부와 상기 제2변형부는, 각각 연결부의 회전 중심을 기준으로 원주 방향으로 교호로 배열되는 것을 특징으로 한다.
본 발명에서 상기 내측결합부, 상기 외측결합부 및 상기 연결부는 일체로서 사출 성형되는 것을 특징으로 한다.
본 발명에 따른 전동식 조향장치는, 커플러부재가 단일의 부품으로 구성되므로 부품의 개수가 줄고, 중량이 절감되며, 조립성 및 내구성이 향상되는 효과가 있다.
또한 본 발명은, 커플러부재가 웜샤프트부재 및 구동부재에 세레이션 방식으로 결합되므로 동력전달율이 향상되는 효과가 있다.
또한, 본 발명은 커플러부재에 제1변형부 및 제2변형부가 오목하게 형성되고, 합성수지를 포함하여 이루어지며 사출 성형 되므로 제작이 용이하고, 탄성 변형에 의하여 웜샤프트부재와 동력부재 사이의 회전충격을 흡수하며, 웜샤프트부재의 틸팅이 가능하고, 조립공차에 의한 유격을 흡수하는 효과가 있다.
도 1은 본 발명의 일 실시예에 따른 전동식 조향장치를 나타내는 도면이다.
도 2는 본 발명의 일 실시예에 따른 전동식 조향장치의 구성을 나타내는 도면이다.
도 3은 본 발명의 일 실시예에 따른 커플러부재의 상방향 사시도이다.
도 4는 본 발명의 일 실시예에 따른 커플러부재의 평면도이다.
도 5는 본 발명의 일 실시예에 따른 커플러부재의 하측방향 사시도이다.
도 6은 본 발명의 일 실시예에 따른 커플러부재의 저면도이다.
도 7은 본 발명의 일 실시예에 따른 커플러부재의 부분절개도이다.
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 나타내는 도면이고, 도 2는 본 발명의 일 실시예에 따른 전동식 조향장치의 구성을 나타내는 도면이다.
도 1 및 도 2를 참조하면, 본 발명의 일 실시예에 따른 전동식 조향장치(1)는 구동부재(100), 웜샤프트부재(200) 및 커플러부재(300)를 포함한다.
구동부재(100)는 전기모터를 포함하여, 외부에서 인가되는 전력을 동력으로 전환한다. 본 실시예에서 구동부재(100)는 일측으로 회전축(130)이 노출되며, 회전축(130)의 회전에너지는 커플러부재(300)를 통하여 웜샤프트부재(200)에 전달된다. 본 실시예에서 구동부재(100)는 구동부(110) 및 회전축(130)을 포함한다.
구동부(110)는 전기모터를 포함하며, 외부에서 인가되는 전력을 회전 동력으로 전환하여 회전축(130)을 회전시킨다.
회전축(130)은 전기모터에 별물로 결합되거나 전기모터의 로터와 일체로서 형성되어, 전기모터의 구동에 따라 회전된다. 본 실시예에서 회전축(130)은 단면의 형상이 대략 고리 형상으로 형성되며, 외주면에 길이 방향(도 2 기준 좌우 방향)으로 복수 개의 홈이 형성되어 커플러부재(300)와 세레이션 방식으로 결합된다.
웜샤프트부재(200)는 웜기어(230)가 구비되어 웜휠(50)의 외주면과 맞물려 회전한다. 본 실시예에서 웜샤프트부재(200)는 일단부가 커플러부재(300)를 통하여 회전축(130)에 결합되어, 회전축(130)의 회전력을 웜휠(50)에 전달한다. 본 실시예에서 웜샤프트부재(200)는 웜샤프트부(210), 웜기어(230) 및 샤프트단부(250)를 포함한다.
웜샤프트부(210)는 금속 재질을 포함하여 이루어지며, 봉 형상으로 형성된다.
웜기어(230)는 웜샤프트부(210)의 외주면에 형성되며, 웜휠(50)의 외주면에 형성된 기어에 맞물린다. 본 실시예에서 웜기어(230)는 웜샤프트부(210)와 일체로서 형성되어 웜샤프트부(210)의 회전에 따라 회전된다.
샤프트단부(250)는 웜샤프트부(210)의 일단부에 형성되며, 커플러부재(300)의 내측결합부(310)에 끼움결합된다. 본 실시예에서 샤프트단부(250)는 외주면에 길이 방향(도 2 기준 좌우 방향)으로 복수 개의 홈이 형성되어, 내측결합부(310)와 세레이션 방식으로 결합된다.
본 실시예에서 웜샤프트부(210) 및 샤프트단부(250)는 일체로서 형성된다.
도 3은 본 발명의 일 실시예에 따른 커플러부재의 상방향 사시도이고, 도 4는 본 발명의 일 실시예에 따른 커플러부재의 평면도이며, 도 5는 본 발명의 일 실시예에 따른 커플러부재의 하측방향 사시도이고, 도 6은 본 발명의 일 실시예에 따른 커플러부재의 저면도이며, 도 7은 본 발명의 일 실시예에 따른 커플러부재의 부분절개도이다.
도 3 내지 도 7을 참조하면, 커플러부재(300)는 구동부재(100)와 웜샤프트부재(200) 사이에 개재되어 구동부재(100)에서 발생된 동력을 웜샤프트부재(200)로 전달한다. 본 실시예에서 커플러부재(300)는 내측결합부(310), 외측결합부(330) 및 연결부(350)를 포함한다.
내측결합부(310)는 웜샤프트부재(200)의 단부가 내측으로 삽입되어 결합된다. 본 실시예에서 내측결합부(310)는 내주면에 길이 방향(도 2 기준 좌우 방향)으로 오목하게 형성되는 내측결합홈(340)이 형성되어, 웜샤프트단부(250)와 세레이션 방식으로 결합된다.
외측결합부(330)는 내측결합부(310)와 이격되어 내측결합부(310)를 둘러싸는 형상으로 형성되며, 내측으로 구동부재(100)의 회전축(130)이 삽입되어 결합된다. 본 실시예에서 외측결합부(330)의 내주면에는 길이 방향으로 오목하게 형성되는 내측결합홈(340)이 형성되어, 구동부재(100)의 회전축(130)이 세레이션 방식으로 결합된다.
이하에서는 설명의 편의를 위하여 내측결합부(310)에 웜샤프트부재(200)가 결합되고, 외측결합부(330)에 구동부재(100)가 결합되는 것으로 설명하지만, 내측결합부(310)에 구동부재(100)가 결합되고 외측결합부(330)에 웜샤프트부재(200)가 결합되는 것도 간단한 구성의 변경으로 가능하다.
연결부(350)는 내측결합부(310)와 외측결합부(330)를 연결한다.
본 실시예에서 커플러부재(300)는 제1변형부(370) 및 제2변형부(390)를 더 포함한다.
제1변형부(370)는 구동부재(100)와 대향하는 면에 오목하게 형성되어, 구동부재(100), 구체적으로 회전축(130)과 웜샤프트부재(200)의 상대 이동에 따라 변형되고, 제2변형부(390)는 웜샤프트부재(200)와 대향하는 면에 오목하게 형성되어, 회전축(130)과 웜샤프트부재(200)의 상대 이동에 따라 변형됨으로써, 웜샤프트부(210)와 회전축(130)의 상대 이동 시 발생되는 회전 충격을 흡수한다.
본 실시예에서 제1변형부(370)와 제2변형부(390)는 내측결합부(310), 외측결합부(330) 또는 연결부(350)를 관통하는 홀 형으로 형성될 수 있다. 또한, 제1변형부(370)와 제2변형부(390)는 연결부(350)의 회전 중심을 기준으로 반경 방향으로 길게 형성되어, 원주 방향의 힘이 가해지는 경우 탄성 변형되면서 회전 충격을 흡수한다.
본 실시예에서 제1변형부(370)와 제2변형부(390)는 각각 연결부(350)의 회전 중심을 기준으로 원주 방향으로 교호로 배열되어 회전 충격이 가해지는 경우 충격을 균일하게 분산시켜, 내측결합부(310), 외측결합부(330) 또는 연결부(350) 등이 파손되는 것을 방지한다.
본 실시예에서 내측결합부(310), 외측결합부(330) 및 연결부(350)는 합성수지 재질을 포함하여 이루어지며, 일체로서 사출 성형되므로 제작 및 제품의 관리가 용이하며, 조립성 및 내구성이 향상된다.
이하, 상기와 같은 구조를 가지는 본 발명의 일 실시예에 따른 전동식 조향장치(1)의 작동원리 및 효과를 설명하면 다음과 같다.
외측결합부(330)의 내주면에 회전축(130)이 세레이션 방식으로 결합되도록 커플러부재(300)의 끼움 방향을 조절하여 구동부재(100)에 커플러부재(300)를 결합한다.
커플러부재(300)를 구동부재(100)에 결합한 후, 샤프트단부(250)를 내측결합부(310)의 내주면에 세레이션 방식으로 결합한다.
이에 따라 커플러부재(300)는 회전축(130)과 웜샤프트부재(200)의 사이에 개재되어 결합되며, 회전축(130) 및 웜샤프트부재(200)와 함께 회전되므로 회전축(130)의 동력을 웜샤프트부재(200) 측으로 전달할 수 있게 된다.
또한 본 실시예에서 커플러부재(300)는 합성수지 재질을 포함하여 이루어지므로 소정의 범위 내에서 탄성변형이 가능하다. 따라서 커플러부재(300)는 회전축(130)의 회전 시 발생되는 진동 및 Kick Back 등으로 인한 비틀림 충격을, 탄성 변형되면서 흡수하여 진동, 소음 및 장치의 파손을 방지한다.
또한, 본 실시예에서 커플러부재(300)는 내측결합부(310)와 외측결합부(330)가 이격되어 위치하며, 내측결합부(310) 및 외측결합부(330)가 연결부(350)에 의하여 결합되어 내측결합부(310)와 외측결합부(330)의 상대 이동이 가능한 상태를 유지하므로, 차륜 등으로부터 전달되는 진동에 의하여 웜휠(50)이 유동될 때, 웜샤프트부재(200)의 틸팅을 가능하게 함으로써 래틀소음을 방지한다.
또한, 본 실시예에서 커플러부재(300)는 구동부재(100)에서 발생되는 회전력을 웜샤프트부재(200) 측으로 전달함과 동시에, 구동부재(100) 및 웜샤프트부재(200)의 조립 시 축간 조립공차에 의한 유격을 흡수하여, 소음 및 장치의 파손 등을 방지한다.
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.
1: 전동식 조향장치 50: 웜휠
100: 구동부재 110: 구동부
130: 회전축 200: 웜샤프트부재
210: 웜샤프트부 230: 웜기어
250: 샤프트단부 300: 커플러부재
310: 내측결합부 330: 외측결합부
350: 연결부 370: 제1변형부
390: 제2변형부

Claims (8)

  1. 동력을 발생시키는 구동부재;
    웜기어가 구비되어 웜휠과 맞물려 회전하는 웜샤프트부재; 및
    상기 구동부재와 상기 웜샤프트부재 사이에 개재되어 상기 구동부재에서 발생된 동력을 상기 웜샤프트부재로 전달하는 커플러부재;를 포함하며,
    상기 커플러부재는, 상기 웜샤프트부재가 내측으로 삽입되어 결합되는 내측결합부; 상기 내측결합부와 이격되어 상기 내측결합부를 둘러싸는 형상으로 형성되며, 내측으로 상기 구동부재의 회전축이 삽입되어 결합되는 외측결합부; 및 상기 내측결합부와 상기 외측결합부를 연결하는 연결부;
    를 포함하는 것을 특징으로 하는 전동식 조향장치.
  2. 제 1항에 있어서,
    상기 내측결합부와 상기 외측결합부는, 내주면에 상기 웜샤프트부재의 길이 방향으로 오목하게 형성되는 내측결합홈이 형성되어 각각 상기 웜샤프트부재와 상기 구동부재가 세레이션 방식으로 결합되는 것을 특징으로 하는 전동식 조향장치.
  3. 동력을 발생시키는 구동부재;
    웜기어가 구비되어 웜휠과 맞물려 회전하는 웜샤프트부재; 및
    상기 구동부재와 상기 웜샤프트부재 사이에 개재되어 상기 구동부재에서 발생된 동력을 상기 웜샤프트부재로 전달하는 커플러부재를 포함하며,
    상기 커플러부재는, 상기 구동부재의 회전축이 삽입되어 결합되는 내측결합부; 상기 내측결합부와 이격되어 상기 내측결합부를 둘러싸는 형상으로 형성되며, 상기 웜샤프트부재가 내측으로 삽입되어 결합되는 외측결합부; 및 상기 내측결합부와 상기 외측결합부를 연결하는 연결부;
    를 포함하는 것을 특징으로 하는 전동식 조향장치.
  4. 제 3항에 있어서,
    상기 내측결합부와 상기 외측결합부는, 내주면에 상기 웜샤프트부재의 길이 방향으로 오목하게 형성되는 내측결합홈이 형성되어 각각 상기 구동부재와 상기 웜샤프트부재가 세레이션 방식으로 결합되는 것을 특징으로 하는 전동식 조향장치.
  5. 제 1항 내지 제 4항 중 어느 한 항에 있어서, 상기 커플러부재는,
    상기 구동부재와 대향하는 면에 오목하게 형성되어, 상기 구동부재와 상기 웜샤프트부재의 상대 이동에 따라 변형되는 제1변형부;
    를 더 포함하는 것을 특징으로 하는 전동식 조향장치.
  6. 제 5항에 있어서, 상기 커플러부재는,
    상기 웜샤프트부재와 대향하는 면에 오목하게 형성되어, 상기 구동부재와 상기 웜샤프트부재의 상대 이동에 따라 변형되는 제2변형부;
    를 더 포함하는 것을 특징으로 하는 전동식 조향장치.
  7. 제 6항에 있어서, 상기 제1변형부와 상기 제2변형부는, 각각 상기 연결부의 회전 중심을 기준으로 원주 방향으로 교호로 배열되는 것을 특징으로 하는 전동식 조향장치.
  8. 제 7항에 있어서, 상기 내측결합부, 상기 외측결합부 및 상기 연결부는 일체로서 사출 성형되는 것을 특징으로 하는 전동식 조향장치.
KR1020140091775A 2014-07-21 2014-07-21 전동식 조향장치 KR102157807B1 (ko)

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