KR20160094038A - 랙 타입 전동식 동력 보조 조향장치 - Google Patents

랙 타입 전동식 동력 보조 조향장치 Download PDF

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Abstract

본 발명은 랙 타입 전동식 동력 보조 조향장치에 관한 것이다.
본발명은 랙바와, 피동풀리가 결합된 볼 너트를 감싸며, 상기 피동풀리와 벨트를 매개로 연결된 구동풀리가 일측에 내장되도록 결합공이 형성된 랙 하우징; 상기 결합공의 타측에 모터와 결합되는 장착부가 형성되고, 상기 장착부에서 돌출되어 상기 결합공에 삽입되는 결합부가 형성되며, 상기 구동풀리와 상기 피동풀리의 축간 거리를 조정하도록 상기 구동풀리에 결합되는 모터축이 모터로부터 상기 결합부의 외경과 편심되어 관통되는 모터 하우징; 상기 랙 하우징에 상기 모터 하우징이 고정되도록 상기 결합공에 삽입된 상기 결합부의 단부에 결합되어 상기 결합공의 일측에 지지되는 체결너트;를 포함하는 것을 특징으로 하는 랙 타입 전동식 동력 보조 조향장치를 제공한다.
본 발명에 의하면 랙 하우징에 결합된 모터 하우징을 회전함에 따라 구동풀리와 피동풀리와의 사이가 멀어져 벨트의 장력이 높아지고 그로인해 소음발생 및 벨트의 손상이 미연에 방지되는 효과가 있다.

Description

랙 타입 전동식 동력 보조 조향장치{Rack Assist Type Electric Power Steering System}
본 발명은 랙 타입 전동식 동력 보조 조향장치에 관한 것이다. 보다 상세하게는 랙 하우징에 결합된 모터 하우징을 회전함에 따라 구동풀리와 피동풀리와의 사이가 멀어져 벨트의 장력이 높아지고 그로인해 소음발생 및 벨트의 손상이 미연에 방지되는 랙 타입 전동식 동력 보조 조향장치에 관한 것이다.
랙 타입 전동식 동력 보조 조향장치는 조향휠의 회전에 의해 발생된 토크가 랙-피니언 기구부를 거쳐서 랙바에 전달되고, 발생된 토크에 따라 모터에서 발생된 보조 동력이 벨트식 전동장치에 의해 볼 스크류부를 거쳐서 랙바에 전달되도록 형성된다.
즉, 조향 계통에서 발생된 토크와 모터에서 발생된 보조 동력이 합쳐져서 랙바가 축 방향으로 직선 운동하게 되는 것이다.
도 1은 종래 기술에 따른 랙 타입 전동식 동력 보조 조향장치의 부분 단면도이다.
도 1에서 도시된 바와 같이 종래 기술에 따른 랙 타입 전동식 동력 보조 조향장치는 차량의 가로 방향으로 연장되고 외주면 일측에 랙 기어부가 형성되어 있는 랙바(109), 랙 기어부와 맞물리는 피니언 기어부가 형성되어 있는 피니언축(104), 볼(201)을 매개로 볼 스크류(203)와 맞물리는 볼 너트(205)로 구성되는 볼 스크류부(150), 볼 너트(205)와 모터축(221)이 연결되도록 구비되는 벨트식 전동장치(140) 및 모터(130)를 포함하며, 또한 모터 하우징(240)은 모터(130)를 감싸며 랙 하우징(223)에 볼트에 의해 고정된다.
피니언축(104)은 조향축을 통해 조향휠에 연결되고, 외주면 일측에 일정 길이의 스크류가 형성되어 있는 랙바(109)는 랙 하우징(223)에 내장된다.
볼 스크류부(150)는 랙바(109)와 동축 상에 형성되되 랙바(109)를 둘러싸는 볼 너트(205)와 랙바(109)의 외주면에 형성되어 있는 볼 스크류(203) 및 볼 스크류(203)에 접하는 볼(201)을 포함하여 구성된다.
볼 너트(205)는 모터축(221)이 회전함에 따라 함께 회전하는데, 볼 너트(205)의 매끄러운 회전을 위해 볼 너트(205)의 외주면과 랙 하우징(223)의 내주면 사이에는 베어링(207)이 구비된다.
벨트식 전동장치(140)는 모터축(221) 및 볼 너트(205)를 서로 연결하는 벨트(230)를 포함하여 구성되며, 조향휠에 가해진 조향 토크에 비례하여 모터(130)에서 발생되는 보조 동력을 볼 너트(205)를 통해 랙바(109)에 전달하게 된다.
즉, 모터축(221)이 회전함에 따라 벨트(230)에 의해 모터축(221)의 회전력을 전달받은 볼 너트(205)도 회전하게 되고, 볼 너트(205)가 회전함에 따라 볼(201) 및 볼 스크류(203)의 운동에 의해 랙바(109)가 축 방향으로 직선 운동을 하게 되는 것이다.
도 2는 종래 기술에 따른 랙 타입 전동식 동력 보조 조향장치의 모터 하우징과 랙 하우징의 측면도이다.
모터 하우징(240)은 모터(130)를 감싸며 랙 하우징(223)에 볼트(200)로 결합되어 고정된다.
조향시 모터축(221)이 회전하면서 벨트(230)를 구동하여 볼 너트(205)부위를 회전하게 되면 벨트(230)의 장력에 의해 모터축(221)과 볼 너트(205)를 구비한 랙바(109)의 축이 서로 당기는 방향으로 힘이 작용하게 된다.
위와 같이 발생된 힘은 기구적으로 가장 취약한 부분인 모터 하우징(240)과 랙 하우징(223)의 볼트(200) 결합 부위로 집중되는 한편 조향시 모터축(221)이 회전하면서 발생되는 진동 및 충격 등에 의한 볼트(200) 풀림 현상으로 모터축(221)이 볼 너트(205)를 구비한 랙바(109) 방향으로 이동하게 되어 벨트(230)의 장력이 낮아지고 벨트(230)와 구동풀리(210), 피동풀리(220) 사이에서 소음이 발생하게 되며 벨트(230)가 손상되는 문제점이 있었다.
이에 본 발명은 전술한 배경에서 안출된 것으로, 랙 하우징에 결합된 모터 하우징을 회전함에 따라 구동풀리와 피동풀리와의 사이가 멀어져 벨트의 장력이 높아지고 그로인해 소음발생 및 벨트의 손상이 미연에 방지되는 랙 타입 전동식 동력 보조 조향장치를 제공하는데 그 목적이 있다.
이러한 목적을 달성하기 위하여 본 발명은 랙바와, 피동풀리가 결합된 볼 너트를 감싸며, 상기 피동풀리와 벨트를 매개로 연결된 구동풀리가 일측에 내장되도록 결합공이 형성된 랙 하우징; 상기 결합공의 타측에 모터와 결합되는 장착부가 형성되고, 상기 장착부에서 돌출되어 상기 결합공에 삽입되는 결합부가 형성되며, 상기 구동풀리와 상기 피동풀리의 축간 거리를 조정하도록 상기 구동풀리에 결합되는 모터축이 모터로부터 상기 결합부의 외경과 편심되어 관통되는 모터 하우징; 상기 랙 하우징에 상기 모터 하우징이 고정되도록 상기 결합공에 삽입된 상기 결합부의 단부에 결합되어 상기 결합공의 일측에 지지되는 체결너트;를 포함하는 것을 특징으로 하는 랙 타입 전동식 동력 보조 조향장치를 제공한다.
이상에서 설명한 바와 같이 본 발명에 의하면, 랙 타입 전동식 동력 보조 조향장치에 있어서, 랙 하우징에 결합된 모터 하우징을 회전함에 따라 구동풀리와 피동풀리와의 사이가 멀어져 벨트의 장력이 높아지고 그로인해 소음발생 및 벨트의 손상이 미연에 방지되는 효과가 있다.
또한, 볼트 등이 생략되고, 랙 하우징에 모터 하우징이 관통되어 체결너트로 체결됨으로써, 구조가 단순해지고, 조립 공정이 간소화되며, 제조 원가가 절감될 뿐만 아니라 생산성이 향상되는 효과가 있게 된다.
이와 더불어, 랙 하우징과 모터 하우징의 체결면이 경사지게 형성되어 면압력이 높아짐으로, 수밀성과 체결력이 향상되는 효과가 있다.
도 1은 종래 기술에 따른 랙 타입 전동식 동력 보조 조향장치의 부분 단면도;
도 2는 종래 기술에 따른 랙 타입 전동식 동력 보조 조향장치의 모터 하우징과 랙 하우징의 측면도;
도 3은 본 발명에 따른 랙 타입 전동식 동력 보조 조향장치의 부분 단면도;
도 4는 본 발명에 따른 랙 타입 전동식 동력 보조 조향장치의 모터 하우징과 랙 하우징의 측면도;
도 5는 본 발명에 따른 랙 타입 전동식 동력 보조 조향장치의 모터 하우징이 회전된 상태를 나타내는 측면도이다.
이하, 본 발명의 일부 실시예들을 예시적인 도면을 통해 상세하게 설명한다. 본 발명의 구성 요소를 설명하는 데 있어서, 제 1, 제 2, A, B, (a), (b) 등의 용어를 사용할 수 있다. 이러한 용어는 그 구성 요소를 다른 구성 요소와 구별하기 위한 것일 뿐, 그 용어에 의해 해당 구성 요소의 본질이나 차례 또는 순서 등이 한정되지 않는다. 어떤 구성 요소가 다른 구성 요소에 "연결", "결합" 또는 "접속"된다고 기재된 경우, 그 구성 요소는 그 다른 구성 요소에 직접적으로 연결되거나 또는 접속될 수 있지만, 각 구성 요소 사이에 또 다른 구성 요소가 "연결", "결합" 또는 "접속"될 수도 있다고 이해되어야 할 것이다.
본 발명의 상세한 설명에 있어서 특별한 언급이 없는 한, 설명의 편의를 위하여 도 3을 기준으로 도면상 우측은 일측으로, 이와 반대쪽 도면상 좌측은 타측으로 지정하여 설명하기로 한다.
도 3은 본 발명에 따른 랙 타입 전동식 동력 보조 조향장치의 부분 단면도, 도 4는 본 발명에 따른 랙 타입 전동식 동력 보조 조향장치의 모터 하우징과 랙 하우징의 측면도, 도 5는 본 발명에 따른 랙 타입 전동식 동력 보조 조향장치의 모터 하우징이 회전된 상태를 나타내는 측면도이다.
도 3 내지 도 5를 참조하여 특징적인 구조를 상세하게 설명하면, 이들 도면들에 도시된 바와 같이, 본 발명에 따른 자동차의 랙 피니언 방식 조향장치는 랙바(109)와, 피동풀리(350)가 결합된 볼 너트를 감싸며, 피동풀리(350)와 벨트(360)를 매개로 연결된 구동풀리(340)가 일측에 내장되도록 결합공(372)이 형성된 랙 하우징(370); 결합공(372)의 타측에 모터(310)와 결합되는 장착부(322)가 형성되고, 장착부(322)에서 돌출되어 결합공(372)에 삽입되는 결합부(324)가 형성되며, 구동풀리(340)와 피동풀리(350)의 축간 거리를 조정하도록 구동풀리(340)에 결합되는 모터축(312)이 모터(310)로부터 결합부(324)의 외경과 편심되어 관통되는 모터 하우징(320); 랙 하우징(370)에 모터 하우징(320)이 고정되도록 결합공(372)에 삽입된 결합부(324)의 단부에 결합되어 결합공(372)의 일측에 지지되는 체결너트(330);를 포함하여 구성된다.
모터(310)는 외부로 연장된 모터축(312)을 갖는다. 또한, 모터축(312)의 단부에는 구동풀리(340)가 장착되어 있으며 모터축(312)이 회전하면 구동풀리(340)가 회전하는 구조로 되어 있다.
벨트(360)는 구동풀리(340)와 피동풀리(350)에 감긴 상태인데 모터축(312)이 회전하면 구동풀리(340), 벨트(360) 및 피동풀리(350)를 통하여 모터(310)의 회전력을 전달받은 볼 너트(205)도 회전하고, 볼 너트(205)가 회전함에 따라 랙바(109)가 축 방향으로 직선 운동을 하게 되는 것이다.
랙 하우징(370)은 랙바(109)를 감싸고, 피동풀리(350)가 결합된 볼 너트(205)가 안착되되 볼 너트(205)의 매끄러운 회전을 위해 볼 너트(205)의 외주면과 랙 하우징(370)의 내주면 사이에는 베어링(390)이 구비된다.
또한, 랙 하우징(370)은 피동풀리(350)와 벨트(360)를 매개로 연결된 구동풀리(340)가 일측에 내장되도록 결합공(372)이 형성된다.
즉, 랙 하우징(370)은 랙바(109)와, 피동풀리(350)가 결합된 볼 너트를 감싸며, 피동풀리(350)와 벨트(360)를 매개로 연결된 구동풀리(340)가 일측에 내장되도록 결합공(372)이 형성되되, 구동풀리(340)가 내장되는 결합공(372)은 피동풀리(350)와 경방향으로 이격되도록 랙바(109)의 길이방향으로 관통 형성된다.
모터 하우징(320)은 랙 하우징(370)의 결합공(372)의 타측에 모터(310)와 결합되는 장착부(322)가 형성되고, 장착부(322)에서 돌출되어 결합공(372)에 삽입되는 결합부(324)가 형성되며, 구동풀리(340)와 피동풀리(350)의 축간 거리를 조정하도록 구동풀리(340)에 결합되는 모터축(312)이 모터(310)로부터 결합부(324)의 외경과 편심되어 관통된다.
따라서, 랙 하우징(370)에 결합된 모터 하우징(320)을 회전함에 따라 구동풀리(340)와 피동풀리(350)와의 사이가 멀어져 벨트(360)의 장력이 높아지고 그로인해 소음발생 및 벨트(360)의 손상이 미연에 방지되는 것이다.
체결너트(330)는 랙 하우징(370)에 모터 하우징(320)이 고정되도록 결합공(372)에 삽입된 결합부(324)의 단부에 결합되어 결합공(372)의 일측에 지지되는 것이다.
이와 같이, 랙 하우징(370)에 모터 하우징(320)이 관통되어 체결너트(330)로 체결됨으로써, 구조가 단순해지고, 조립 공정이 간소화되며, 제조 원가가 절감될 뿐만 아니라 생산성이 향상되는 것이다.
이때, 랙 하우징(370)의 결합공(372)은 일측에서 타측으로 갈수록 내경이 확대 형성되고, 모터 하우징(320)의 결합부(324)는 일측에서 타측으로 갈수록 외경이 확대 형성되어 결합공(372)에 결합부(324)가 삽입되어 밀착된다.
여기서, 체결너트(330)의 체결시 랙 하우징(370)과 모터 하우징(320)의 체결면이 경사지게 형성되어 면압력이 높아짐으로, 수밀성과 체결력이 향상되는 것이다.
계속해서, 결합공(372)의 일측에는 내경이 확경되어 수용부(376)와 걸림턱(374)이 형성되고, 체결너트(330)가 수용부(376)에 삽입되어 걸림턱(374)에 지지되며 모터 하우징(320)의 결합부(324)에 결합되는 것으로, 로봇이나 지그로 모터 하우징(320)을 고정시키고, 체결공구를 사용하여 체결너트(330)를 조이게 된다.
도면부호 380은 랙 하우징(370)의 일측에 체결되는 커버이다.
이와 같이 구성된 본 발명에 따른 자동차의 랙 피니언 방식 조향장치는 랙바(109)와 볼 너트(205)가 결합된 랙 하우징(370)의 결합공(372)에 모터(310)가 결합된 모터 하우징(320)의 결합부(324)를 삽입하여 결합부(324)의 단부에 체결너트(330)를 가체결 하고, 가체결된 상태로 구동풀리(340)와 피동풀리(350)에 벨트(360)를 걸어 결합공(372)에 삽입된 모터 하우징(320)을 회전시켜 벨트(360)의 장력을 조정하면 된다.
이때, 도 5에 도시된 바와 같이, 모터 하우징(320)의 결합부(324) 외경과 편심된 모터(310)의 모터축(312)에 의해 일방향 회전시 구동풀리와 피동풀리와의 사이가 L1에서 L2로 멀어지게 되며 벨트의 장력이 높아지게 된다.
그리고, 벨트의 장력이 L1에서 L2로 조정된 상태에서 로봇이나 지그를 이용하여 모터 하우징(320)을 고정시키고, 체결공구를 사용하여 체결너트(330)를 조임으로써, 벨트의 장력이 조정된 상태로 유지되는 것이다.
이상에서 설명한 바와 같이 본 발명에 의하면, 랙 하우징에 결합된 모터 하우징을 회전함에 따라 구동풀리와 피동풀리와의 사이가 멀어져 벨트의 장력이 높아지고 그로인해 소음발생 및 벨트의 손상이 미연에 방지되는 효과가 있다.
또한, 볼트 등이 생략되고, 랙 하우징에 모터 하우징이 관통되어 체결너트로 체결됨으로써, 구조가 단순해지고, 조립 공정이 간소화되며, 제조 원가가 절감될 뿐만 아니라 생산성이 향상되는 효과가 있게 된다.
이와 더불어, 랙 하우징과 모터 하우징의 체결면이 경사지게 형성되어 면압력이 높아짐으로, 수밀성과 체결력이 향상되는 효과가 있다.
이상에서, 본 발명의 실시예를 구성하는 모든 구성 요소들이 하나로 결합되거나 결합되어 동작하는 것으로 설명되었다고 해서, 본 발명이 반드시 이러한 실시예에 한정되는 것은 아니다. 즉, 본 발명의 목적 범위 안에서라면, 그 모든 구성 요소들이 하나 이상으로 선택적으로 결합하여 동작할 수도 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. 본 발명의 보호 범위는 아래의 청구범위에 의하여 해석되어야 하며, 그와 동등한 범위 내에 있는 모든 기술 사상은 본 발명의 권리범위에 포함되는 것으로 해석되어야 할 것이다.
310 : 모터 312 : 모터축
320 : 모터 하우징 322 : 장착부
324 : 결합부 330 : 체결너트
340 : 구동풀리 350 : 피동풀리
360 : 벨트 370 : 랙 하우징
372 : 결합공 374 : 걸림턱

Claims (4)

  1. 랙바와, 피동풀리가 결합된 볼 너트를 감싸며, 상기 피동풀리와 벨트를 매개로 연결된 구동풀리가 일측에 내장되도록 결합공이 형성된 랙 하우징;
    상기 결합공의 타측에 모터와 결합되는 장착부가 형성되고, 상기 장착부에서 돌출되어 상기 결합공에 삽입되는 결합부가 형성되며, 상기 구동풀리와 상기 피동풀리의 축간 거리를 조정하도록 상기 구동풀리에 결합되는 모터축이 모터로부터 상기 결합부의 외경과 편심되어 관통되는 모터 하우징;
    상기 랙 하우징에 상기 모터 하우징이 고정되도록 상기 결합공에 삽입된 상기 결합부의 단부에 결합되어 상기 결합공의 일측에 지지되는 체결너트;
    를 포함하는 것을 특징으로 하는 랙 타입 전동식 동력 보조 조향장치.
  2. 제 1 항에 있어서,
    상기 결합공은 상기 피동풀리와 경방향으로 이격되며 상기 랙바의 길이방향으로 관통 형성되는 것을 특징으로 하는 랙 타입 전동식 동력 보조 조향장치.
  3. 제 1 항에 있어서,
    상기 결합공은 일측에서 타측으로 갈수록 내경이 확대 형성되고, 상기 결합부는 일측에서 타측으로 갈수록 외경이 확대 형성되어 상기 결합공에 상기 결합부가 밀착되는 것을 특징으로 하는 랙 타입 전동식 동력 보조 조향장치.
  4. 제 1 항에 있어서,
    상기 결합공의 일측에는 내경이 확경되어 수용부와 걸림턱이 형성되고, 상기 수용부에 상기 체결너트가 삽입되어 상기 결합부에 결합되며 상기 걸림턱에 지지되는 것을 특징으로 하는 랙 타입 전동식 동력 보조 조향장치.
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