KR20160053207A - 전동식 조향장치 - Google Patents

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Abstract

전동식 조향장치에 대한 발명이 개시된다. 본 발명의 전동식 조향장치는: 랙 하우징의 내부에 회전 가능하게 설치되고, 외측면에 나선형의 스크류홈부가 형성되는 스크류 랙; 스크류 랙이 삽입되도록 원통형으로 형성되고, 스크류홈부에 대응되도록 나선형 순환홈부가 형성되고, 순환홈부에 복수의 구름볼이 유동되고, 회전됨에 따라 스크류 랙을 이동시키고, 양측에 단차부가 형성되는 볼너트 몸체; 순환홈부에 결합되어 순환홈부의 볼출입구를 형성하는 엔드캡; 및 단차부의 내측에 설치되어 엔드캡을 지지하고, 스냅링부와 댐핑링부가 일체로 겹쳐지게 형성되는 유격 보상링을 포함하는 것을 특징으로 한다.

Description

전동식 조향장치{MOTOR DRIVEN POWER STEERING APPARATUS}
본 발명은 전동식 조향장치에 관한 것으로서, 보다 상세하게는 조립성이 향상되고, 유격 관리가 용이해질 수 있는 전동식 조향장치에 관한 것이다.
일반적으로 차량에는 조향력를 보조하기 위한 전동식 조향장치가 설치된다. 전동식 조향장치(MDPS: Motor Driven Power Steering)는 MDPS 모터부의 동력을 이용하여 조향력을 보조한다. 전동식 조향장치는 차량의 폭방향으로 설치되어 차륜에 연결된다.
전동식 조향장치는 랙 하우징과, 랙 하우징의 내부에 설치되는 스크류 랙과, 스크류 랙이 삽입되는 볼너트와, 볼너트를 회전시키는 구동부를 포함한다. 구동부가 볼너트를 회전시키면, 스크류 랙이 볼너트에 의해 이동됨에 따라 차륜의 각도가 조절된다.
종래에는 볼너트의 양측에 엔드캡을 지지할 수 있도록 스냅링과 댐핑링이 조립된다. 스냅링과 댐핑링은 볼너트의 양측에 배치되므로, 부품수가 증가되고, 조립 공정이 복잡해진다. 또한, 볼너트의 양측에서 엔드캡과 댐퍼링 사이의 유격 조절이 어려웠다. 따라서, 이를 개선할 필요성이 요청된다.
본 발명의 배경기술은 대한민국 공개특허공보 제2013-0042152호(2013. 04. 26 공개, 발명의 명칭: R-MDPS 일체형 서브프레임의 구조)에 개시되어 있다.
본 발명은 상기와 같은 문제점을 개선하기 위해 창출된 것으로, 본 발명의 목적은 조립성이 향상되고, 유격 관리가 용이해질 수 있는 전동식 조향장치를 제공하는 것이다.
본 발명에 따른 전동식 조향장치는: 랙 하우징의 내부에 회전 가능하게 설치되고, 외측면에 나선형의 스크류홈부가 형성되는 스크류 랙; 상기 스크류 랙이 삽입되도록 원통형으로 형성되고, 상기 스크류홈부에 대응되도록 나선형 순환홈부가 형성되고, 상기 순환홈부에 복수의 구름볼이 유동되고, 회전됨에 따라 상기 스크류 랙을 이동시키고, 양측에 단차부가 형성되는 볼너트 몸체; 상기 순환홈부에 결합되어 상기 순환홈부의 볼출입구를 형성하는 엔드캡; 및 상기 단차부의 내측에 설치되어 상기 엔드캡을 지지하고, 스냅링부와 댐핑링부가 일체로 겹쳐지게 형성되는 유격 보상링을 포함하는 것을 특징으로 한다.
상기 스냅링부는 상기 단차부에 지지되고, 상기 댐핑링부는 상기 엔드캡을 지지하며, 상기 스냅링부는 상기 댐핑링부보다 강성이 큰 재질로 형성될 수 있다.
상기 스냅링부와 상기 댐핑링부는 일부분이 개방된 원형링 형태로 형성될 수 있다.
상기 스냅링부와 상기 댐핑링부의 외측 둘레부에는 돌출부가 형성되고, 상기 단차부에는 상기 돌출부가 끼워지도록 홈부가 형성될 수 있다.
상기 스냅링부와 상기 댐핑링부의 단부에는 공구가 끼워져 상기 스냅링부와 상기 댐핑링부를 수축시킬 수 있도록 삽입홀이 형성될 수 있다.
상기 스냅링부와 상기 댐핑링부는 합성수지 재질을 포함하고, 인서트 사출 성형에 의해 일체로 형성될 수 있다.
본 발명에 따르면, 스냅링부와 댐핑링부를 일체로 겹쳐 유격 보상링을 형성하므로, 유격 보상링이 볼너트 몸체의 양측에 하나씩 설치됨에 의해 엔드캡의 유격을 용이하게 관리할 수 있다. 또한, 조립성을 향상시키고, 차량이 경량화되게 할 수 있다.
또한, 본 발명에 따르면, 스냅링부와 댐핑링부를 일체로 겹쳐 유격 보상링을 제작하므로, 스냅링부와 댐핑링부가 상대적으로 움직이지 못한다. 따라서, 스냅링부와 댐핑링부가 상대적으로 움직임에 따라 엔드캡과 유격되는 것을 방지할 수 있다.
또한, 본 발명에 따르면, 스냅링부와 댐핑링부가 합성수지 재질을 포함하고, 인서트 사출 성형에 의해 일체로 형성되므로, 전동식 조향장치의 원가를 감소시킬 수 있고, 차량의 경량화를 이룰 수 있다.
도 1은 본 발명의 일 실시예에 따른 전동식 조향장치를 도시한 사시도이다.
도 2는 본 발명의 일 실시예에 따른 전동식 조향장치를 도시한 단면도이다.
도 3은 본 발명의 일 실시예에 따른 전동식 조향장치의 볼너트를 도시한 사시도이다.
도 4는 본 발명의 일 실시예에 따른 전동식 조향장치의 볼너트를 도시한 분해 사시도이다.
도 5는 본 발명의 일 실시예에 따른 전동식 조향장치의 볼너트를 도시한 단면도이다.
이하, 첨부된 도면들을 참조하여 본 발명에 따른 전동식 조향장치의 일 실시예를 설명한다. 전동식 조향장치를 설명하는 과정에서 도면에 도시된 선들의 두께나 구성요소의 크기 등은 설명의 명료성과 편의상 과장되게 도시되어 있을 수 있다. 또한, 후술되는 용어들은 본 발명에서의 기능을 고려하여 정의된 용어들로서 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 도시한 사시도이고, 도 2는 본 발명의 일 실시예에 따른 전동식 조향장치를 도시한 단면도이다.
도 1 및 도 2를 참조하면, 본 발명의 일 실시예에 따른 전동식 조향장치는 랙 하우징(110), 스크류 랙(120), 볼너트 몸체(130), 엔드캡(150) 및 유격 보상링(160)을 포함한다.
랙 하우징(110)은 차체(미도시)의 폭방향을 따라 배치된다. 랙 하우징(110)의 양측에는 타이 로드(미도시)가 연결되고, 타이 로드는 너클(미도시)에 연결된다.
랙 하우징(110)에는 모터부(미도시)가 설치된다. 모터부는 랙 하우징(110)에 고정되는 모터(미도시)와, 모터의 회전축에 연결되는 모터 풀리(미도시)와, 볼너트 몸체(130)에 결합되는 볼너트 풀리(115)와, 모터 풀리와 볼너트 풀리(115)를 연결하는 벨트(116)를 포함한다. 볼너트 몸체(130)는 모터와 벨트(116)에 의해 회전된다.
스크류 랙(120)에는 나선형의 스크류홈부(121)가 형성된다. 스크류홈부(121)는 볼너트 몸체(130)에 삽입된다. 스크류 랙(120)이 이동됨에 따라 차륜의 각도가 조절된다. 스크류 랙(120)은 전체적으로 원형봉 형태로 형성된다.
도 3은 본 발명의 일 실시예에 따른 전동식 조향장치의 볼너트를 도시한 사시도이고, 도 4는 본 발명의 일 실시예에 따른 전동식 조향장치의 볼너트를 도시한 분해 사시도이고, 도 5는 본 발명의 일 실시예에 따른 전동식 조향장치의 볼너트를 도시한 단면도이다.
도 3 내지 도 5를 참조하면, 볼너트 몸체(130)는 스크류 랙(120)이 삽입되도록 원통형으로 형성된다. 볼너트 몸체(130)의 외측면과 랙 하우징(110)의 내측면 사이에는 베어링(140)이 설치된다. 볼너트 몸체(130)는 베어링(140)에 의해 회전 가능하게 랙 하우징(110)에 지지된다. 볼너트 몸체(130)는 모터부에 의해 회전될 때에 좌측이나 우측으로 이동되지 않는다.
볼너트 몸체(130)의 내측면에는 스크류 랙(120)의 스크류홈부(121)에 대응되도록 나선형 순환홈부(131)가 형성된다. 순환홈부(131)에는 스크류 랙(120)의 스크류홈부(121)에 구름 접촉되도록 복수의 구름볼(135)이 설치된다. 구름볼(135)은 철재질을 포함한다. 순환홈부(131)는 스크류홈(121)에 대응되도록 나선형으로 형성되는 제1 순환홈부(132)와, 제1 순환홈부(132)의 양측에 연결되도록 볼너트 몸체(130)의 길이방향으로 형성되는 제2 순환홈부(133)를 포함한다. 구름볼(135)이 제1 순환홈부(132)를 따라 볼너트 몸체(130)의 일측으로 이동된 후 제2 순환홈부(133)를 따라 볼너트 몸체(130)의 타측으로 이동된다. 따라서, 볼너트 몸체(130)가 회전될 때에 구름볼(135)이 순환홈부(131)에서 순환하게 된다.
볼너트 몸체(130)의 양측에는 볼너트 몸체(130)의 둘레를 따라 단차부(136)가 형성된다. 단차부(136)는 볼너트 몸체(130)의 중심부 측으로 돌출되게 형성된다. 이때, 단차부(136)에 인접하도록 단차홈부(137)가 형성된다. 단차홈부(137)에는 유격 보상링(160)이 배치된다.
엔드캡(150)은 순환홈부(131)에 결합되어 순환홈부(131)의 볼출입구를 형성한다. 예를 들면, 엔드캡(150)은 제1 순환홈부(132)와 제2 순환홈부(133)가 연결되는 부분에 배치되어 제1 순환홈부(132)와 제2 순환홈부(133)로 구름볼(135)이 원활하게 유동되게 한다. 이러한 엔드캡(150)은 제1 순환홈부(132)와 제2 순환홈부(133)를 연결하는 볼출입구를 형성한다.
엔드캡(150)은 볼너트 몸체(130)의 단차홈부(137)에 접하도록 설치된다. 이때, 엔드캡(150)은 볼너트 몸체(130)의 내측면에 슬라이딩됨에 의해 압입 설치된다. 엔드캡(150)은 내마찰력을 갖는 테프론 소재로 형성되거나 테프론 코팅될 수 있다.
유격 보상링(160)은 단차부(136)에 인접한 단차홈부(137)에 설치되어 엔드캡(150)을 지지한다. 유격 보상링(160)이 엔드캡(150)을 지지함에 의해 엔드캡(150)이 볼너트 몸체(130)에서 빠지는 것을 방지한다. 또한, 유격 보상링(160)은 엔드캡(150)이 움직이지 않도록 엔드캡(150)을 지지하므로, 엔드캡(150)이 볼너트 몸체(130)에서 유격되는 것을 억제한다. 또한, 유격 보상링(160)은 엔드캡(150)이 유격되는 것을 억제하므로, 제1 순환홈부(132)와 제2 순환홈부(133)가 연결되는 부분에서 구름볼(135)이 엔드캡(150)을 통해 제1 순환홈부(132)와 제2 순환홈부(133)로 원활하게 유동되도록 하는 역할을 수행한다. 또한, 유격 보상링(160)이 엔드캡(150)을 안정되게 고정시키므로, 순환홈부(131)로부터 구름볼(135)이 빠져 나오는 것을 방지한다.
유격 보상링(160)은 스냅링부(161)와 댐핑링부(163)가 일체로 겹쳐진 구조로 형성된다. 유격 보상링(160)이 단차부(136)와 엔드캡(150) 사이에 배치되므로, 하나의 유격 보상링(160)이 단차부(136)에 끼워짐에 따라 엔드캡(150)이 고정될 수 있다. 따라서, 전동식 조향장치의 조립 공수를 감소시키고, 볼너트 몸체(130)의 내부에서 엔드캡(150)이 유격되는 것을 방지할 수 있다.
또한, 스냅링부(161)와 댐핑링부(163)를 일체로 겹쳐 유격 보상링(160)을 제작하므로, 스냅링부(161)와 댐핑링부(163)가 상대적으로 움직이지 못한다. 따라서, 스냅링부(161)와 댐핑링부(163)가 상대적으로 움직임에 따라 댐핑링부(163)가 엔드캡(150)과 유격되는 것을 방지할 수 있다.
스냅링부(161)는 단차부(136)에 지지되고, 댐핑링부(163)는 엔드캡(150)을 지지하고, 스냅링부(161)는 댐핑링부(163)보다 강성이 큰 재질로 형성된다. 스냅링부(161)의 강성이 댐핑링부(163)보다 크므로, 댐핑링부(163)에 압력이 작용하더라도 스냅링부(161)가 댐핑링부(163)를 안정되게 지지할 수 있다. 또한, 댐핑링부(163)가 스냅링부(161)의 강성보다 작은 재질로 형성되므로, 댐핑링부(163)가 엔드캡(150)을 가압한 상태로 지지할 수 있다. 따라서, 엔드캡(150)이 댐핑링부(163)의 가압력에 의해 유격되는 것을 더욱 억제할 수 있고, 엔드캡(150)에 충격이 가해지는 것을 완화시킬 수 있다.
스냅링부(161)와 댐핑링부(163)는 일부분이 절개된 원형링 형태로 형성된다. 스냅링부(161)와 댐핑링부(163)가 일부분이 절개된 원형링 형태로 형성되므로, 유격 보상링(160)이 단차부(136)에 끼워질 때에 수축되었다가 단차홈부(137)에 안착되면 팽창될 수 있다. 따라서, 유격 보상링(160)의 조립성이 향상될 수 있다.
스냅링부(161)와 댐핑링부(163)의 양측 단부에는 공구가 끼워져 스냅링부(161)와 댐핑링부(163)를 수축시킬 수 있도록 삽입홀(167)이 형성된다. 공구가 삽입홀(167)에 끼워진 후 공구를 가압하면, 스냅링부(161)와 댐핑링부(163)가 단차부(136)에 들어갈 수 있도록 수축된다. 따라서, 스냅링부(161)와 댐핑링부(163)가 볼너트 몸체(130)에 보다 용이하게 설치될 수 있다.
댐핑링부(163)와 스냅링부(161)의 외측 둘레부에는 돌출부(165)가 형성되고, 단차부(136)에는 돌출부(165)가 끼워지도록 홈부(139)가 형성된다. 돌출부(165)가 홈부(139)에 끼워지므로, 유격 보상링(160)이 볼너트 몸체(130)에서 회전되는 것을 방지할 수 있다. 따라서, 스냅링부(161)와 댐핑링부(163)가 스크류 랙(120)과 함께 회전되지 않으므로, 스냅링부(161)와 단차부(136)가 마모되는 것을 방지할 수 있다. 스냅링부(161)와 단차부(136)가 마모되는 것을 방지할 수 있으므로, 전동식 조향장치가 사용됨에 따라 단차부(136)와 유격 보상링(160) 사이에 유격이 발생하는 것을 방지할 수 있다. 나아가, 엔드캡(150)이 순환홈부(131)에서 이탈되거나 위치 변동되는 것을 방지할 수 있다.
스냅링부(161)와 댐핑링부(163)는 합성수지 재질을 포함하고, 인서트 사출 성형에 의해 일체로 형성된다. 이때, 스냅링부(161)는 스프링 강재의 강성과 유사한 합성수지 재질로 형성되고, 댐핑링부(163)는 탄성을 가진 저밀도 폴리에틸렌(LDPE: Low Density Polyethylene) 등의 합성수지로 형성된다. 유격 보상링(160)이 합성수지 재질로 제작되므로, 차량을 경량화시킬 수 있다.
단차부(136)의 단부에는 볼너트 몸체(130)의 내부로 갈수록 직경이 커지도록 제1 경사부(136a)가 형성된다. 또한, 스냅링부(161)의 외측면에는 제1 경사부(136a)에 대응되는 형태의 제2 경사부(161a)가 형성된다. 따라서, 스냅링부(161)가 단차홈부(137)에 끼워질 때에 제2 경사부(161a)가 제1 경사부(136a)를 따라 미그러지면서 조립되므로, 유격 보상링(160)이 엔드캡(150)을 보다 압착하면서 조립될 수 있다. 또한, 엔드캡(150)이 볼너트 몸체(130)에 유격되는 것을 더욱 억제할 수 있다.
상기와 같이, 스냅링부(161)와 댐핑링부(163)를 일체로 겹쳐 유격 보상링(160)을 형성하므로, 유격 보상링(160)이 볼너트 몸체(130)의 양측에 하나씩 설치됨에 의해 엔드캡(150)의 유격을 용이하게 관리할 수 있다. 또한, 조립성을 향상시키고, 차량이 경량화되게 할 수 있다.
또한, 스냅링부(161)와 댐핑링부(163)를 일체로 겹쳐 유격 보상링(160)을 제작하므로, 스냅링부(161)와 댐핑링부(163)가 상대적으로 움직이지 못한다. 따라서, 스냅링부(161)와 댐핑링부(163)가 상대적으로 움직임에 의해 엔드캡(150)과 유격되는 것을 방지할 수 있다.
또한, 스냅링부(161)와 댐핑링부(163)가 일부분이 개방된 원형링 형태로 형성되므로, 스냅링부(161)와 댐핑링부(163)를 용이하게 수축하여 볼너트 몸체(130)의 양측에 조립할 수 있다. 따라서, 전동식 조향장치의 조립성을 향상시킬 수 있다.
또한, 스냅링부(161)와 댐핑링부(163)가 합성수지 재질을 포함하고, 인서트 사출 성형에 의해 일체로 형성되므로, 전동식 조향장치의 원가를 감소시킬 수 있고, 차량의 경량화를 이룰 수 있다.
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 특허청구범위에 의해서 정하여져야 할 것이다.
110: 랙 하우징 115: 볼너트 풀리
116: 벨트 120: 스크류 랙
121: 스크류홈부 130: 볼너트 몸체
131: 순환홈부 132: 제1 순환홈부
133: 제2 순환홈부 135: 구름볼
136: 단차부 136a: 제1 경사부
137: 단차홈부 140: 베어링
150: 엔드캡 160: 유격 보상링
161: 스냅링부 161a: 제2 경사부
163: 댐핑링부 165: 돌출부
167: 삽입홀

Claims (6)

  1. 랙 하우징의 내부에 회전 가능하게 설치되고, 외측면에 나선형의 스크류홈부가 형성되는 스크류 랙;
    상기 스크류 랙이 삽입되도록 원통형으로 형성되고, 상기 스크류홈부에 대응되도록 나선형 순환홈부가 형성되고, 상기 순환홈부에 복수의 구름볼이 유동되고, 회전됨에 따라 상기 스크류 랙을 이동시키고, 양측에 단차부가 형성되는 볼너트 몸체;
    상기 순환홈부에 결합되어 상기 순환홈부의 볼출입구를 형성하는 엔드캡; 및
    상기 단차부의 내측에 설치되어 상기 엔드캡을 지지하고, 스냅링부와 댐핑링부가 일체로 겹쳐지게 형성되는 유격 보상링을 포함하는 것을 특징으로 하는 전동식 조향장치.
  2. 제1 항에 있어서,
    상기 스냅링부는 상기 단차부에 지지되고,
    상기 댐핑링부는 상기 엔드캡을 지지하며,
    상기 스냅링부는 상기 댐핑링부보다 강성이 큰 재질로 형성되는 것을 특징으로 하는 전동식 조향장치.
  3. 제1 항에 있어서,
    상기 스냅링부와 상기 댐핑링부는 일부분이 개방된 원형링 형태로 형성되는 것을 특징으로 하는 전동식 조향장치.
  4. 제3 항에 있어서,
    상기 스냅링부와 상기 댐핑링부의 외측 둘레부에는 돌출부가 형성되고,
    상기 단차부에는 상기 돌출부가 끼워지도록 홈부가 형성되는 것을 특징으로 하는 전동식 조향장치.
  5. 제3 항에 있어서,
    상기 스냅링부와 상기 댐핑링부의 단부에는 공구가 끼워져 상기 스냅링부와 상기 댐핑링부를 수축시킬 수 있도록 삽입홀이 형성되는 것을 특징으로 하는 전동식 조향장치.
  6. 제1 항에 있어서,
    상기 스냅링부와 상기 댐핑링부는 합성수지 재질을 포함하고, 인서트 사출 성형에 의해 일체로 형성되는 것을 특징으로 하는 전동식 조향장치.
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