KR20160149704A - 전동식 조향장치 - Google Patents

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KR20160149704A
KR20160149704A KR1020150087221A KR20150087221A KR20160149704A KR 20160149704 A KR20160149704 A KR 20160149704A KR 1020150087221 A KR1020150087221 A KR 1020150087221A KR 20150087221 A KR20150087221 A KR 20150087221A KR 20160149704 A KR20160149704 A KR 20160149704A
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Abstract

전동식 조향장치에 관한 발명이 개시된다. 개시된 전동식 조향장치는, 랙바가 이동 가능하게 삽입되는 하우징부재와, 하우징부재에 결합되며, 구동력을 발생시키는 구동부재와, 구동부재의 회전력을 랙바에 전달하는 동력전달부재를 포함하고, 구동부재는 하우징부재에 형성되는 이동가이드를 따라 이동되어 하우징부재에 결합되는 위치가 조절되는 것을 특징으로 한다.

Description

전동식 조향장치{POWER STEERING APPARATUS}
본 발명은 전동식 조향장치에 관한 것으로, 보다 상세하게는 동력전달부재에 작용하는 장력을 정밀하게 조절할 수 있는 전동식 조향장치에 관한 것이다.
일반적으로, 차량의 진행방향을 변경하기 위해 마련되는 조향장치는 차량의 운전석에 마련된 조향휠과, 조향휠에 연결된 조향축, 그리고 조향축과 교축되도록 배치되는 하우징부재 등을 포함한다.
하우징부재를 형성하는 하우징부의 내부에는 축방향으로 슬라이딩되는 랙바가 마련되어 조향축을 통해 전달된 조향 동력을 차륜으로 전달한다.
이러한 조향장치에는 전동식 조향장치와, 유압식 조향장치 및 랙 어시스트식 전동식 조향장치(R-MDPS; Rack assist Motor Driven Power Steering System) 등이 있다.
랙 어시스트식 전동식 조향장치에는, 조향휠을 통하여 입력되는 조향 토크를 증대하기 위한 구동부재 및 동력전달부재가 구비된다.
이러한 동력전달부재는 구동부재의 동력을 벨트부 등을 통해 종동풀리로 전달하며, 종동풀리는 볼너트를 회전시킨다. 볼너트가 회전되면 볼너트에 치합된 랙바가 이동되어, 조향휠을 통하여 입력되는 조향 토크를 증대시킨다.
종래의 전동식 조향장치는 동력전달부재에 작용하는 장력을 미세하게 조절하기 어려운 반면, 해당 장력이 설정 범위를 초과하는 경우 과다한 치합력에 의하여 노이즈가 유발되고 습동력이 증대되며, 장력이 설정 범위에 못 미치는 경우 치합력이 작아서 슬립 등이 발생될 수 있는 문제점이 있다. 따라서 이를 개선할 필요성이 요청된다.
본 발명의 배경기술은 대한민국 공개특허공보 제10-2015-0000767 호(2015.01.05 공개, 발명의 명칭: 전동식 조향장치)에 개시되어 있다.
본 발명은 상기와 같은 문제점을 개선하기 위해 안출된 것으로, 동력전달부재에 작용하는 장력을 정밀하게 조절할 수 있는 전동식 조향장치를 제공하는 데 그 목적이 있다.
본 발명에 따른 전동식 조향장치는: 랙바가 이동 가능하게 삽입되는 하우징부재; 상기 하우징부재에 결합되며, 구동력을 발생시키는 구동부재; 및 상기 구동부재의 회전력을 상기 랙바에 전달하는 동력전달부재;를 포함하고, 상기 구동부재는 상기 하우징부재에 형성되는 이동가이드를 따라 이동되어 상기 하우징부재에 결합되는 위치가 조절되는 것을 특징으로 한다.
본 발명에서 상기 하우징부재는, 상기 랙바를 둘러싸는 하우징부; 및 상기 하우징부에서 돌출 형성되어 상기 구동부재가 결합되고, 상기 이동가이드가 구비되어 상기 구동부재의 이동을 안내하는 구동부결합부;를 포함하는 것을 특징으로 한다.
본 발명에서 상기 이동가이드는, 상기 구동부재의 측면에 접하며, 상기 구동부재의 회전축과, 상기 랙바의 중심을 연결하는 중심선에 대하여 경사지게 형성되는 이동가이드면을 포함하는 것을 특징으로 한다.
본 발명에서 상기 이동가이드면은, 상기 회전축을 향하여 오목하게 형성되는 것을 특징으로 한다.
본 발명에서 상기 이동가이드면의 곡률반지름은, 상기 이동가이드면에서 상기 회전축 중심까지의 거리보다 크게 형성되는 것을 특징으로 한다.
본 발명에서 상기 이동가이드면은, 상기 회전축을 향하여 볼록하게 형성되는 것을 특징으로 한다.
본 발명에서 상기 이동가이드는 상기 구동부결합부와 일체로서 형성되는 것을 특징으로 한다.
본 발명에서 상기 구동부결합부는, 상기 구동부재에 구비되는 장착홀과 연통되는 장공 형상의 체결홀부를 포함하는 것을 특징으로 한다.
본 발명에서 상기 구동부재는, 외주면이 상기 이동가이드의 이동가이드면에 대응되는 형상으로 형성되는 것을 특징으로 한다.
본 발명에 따른 전동식 조향장치는 이동가이드에 의하여 구동부재의 이동이 안내되므로, 작업자가 구동부재의 이동을 제어하기 용이하며, 동력전달부재에 작용하는 장력을 미세하게 조절할 수 있다.
이에 따라 본 발명은 동력전달부재에 작용하는 장력을 조절하기 위한 시간 및 노력을 줄일 수 있으므로, 장치의 생산성이 향상되고, 동력전달부재의 치합력을 적정하게 조절하여 소음 및 슬립 발생을 감소시킬 수 있다.
도 1은 본 발명의 일 실시예에 따른 전동식 조향장치를 개략적으로 나타내는 사시도이다.
도 2는 본 발명의 일 실시예에 따른 전동식 조향장치의 구성을 개략적으로 나타내는 구성도이다.
도 3은 도 2의 'A' 방향으로 전동식 조향장치를 개략적으로 나타내는 구성도이다.
도 4는 본 발명의 일 실시예에 따른 하우징부재를 개략적으로 나타내는 측면도이다.
도 5는 본 발명의 일 실시예에 따른 구동부재의 이동을 개략적으로 나타내는 개념도이다.
도 6은 본 발명의 다른 실시예에 따른 하우징부재를 개략적으로 나타내는 측면도이다.
도 7은 본 발명의 다른 실시예에 따른 구동부재의 이동을 개략적으로 나타내는 도면이다.
도 8은 본 발명의 또 다른 실시예에 따른 하우징부재를 개략적으로 나타내는 측면도이다.
도 9는 본 발명의 또 다른 실시예에 따른 구동부재의 이동을 개략적으로 나타내는 도면이다.
이하, 첨부된 도면을 참조하여 본 발명에 따른 전동식 조향장치의 일 실시예를 설명한다. 이 과정에서 도면에 도시된 선들의 두께나 구성요소의 크기 등은 설명의 명료성과 편의상 과장되게 도시되어 있을 수 있다.
또한, 후술되는 용어들은 본 발명에의 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 개략적으로 나타내는 사시도이고, 도 2는 본 발명의 일 실시예에 따른 전동식 조향장치의 구성을 개략적으로 나타내는 구성도이며, 도 3은 도 2의 'A' 방향으로 전동식 조향장치를 개략적으로 나타내는 구성도이다.
도 1 내지 3을 참조하면, 본 실시예에서 전동식 조향장치(1)는 하우징부재(100), 구동부재(200) 및 동력전달부재(300)를 포함한다.
하우징부재(100)에는 랙바(10)가 이동 가능하게 삽입된다. 본 실시예에서 하우징부재(100)는 하우징부(110) 및 구동부결합부(130)를 포함한다.
본 실시예에서 랙바(10)는 조향휠(미도시)과 함께 회전되는 조향축(미도시)과, 동력전달부재(300)를 매개로 구동부재(200)에 연결되며, 조향축 또는 구동부재(200)로부터 전달받은 회전력에 의해 왕복 이동된다.
하우징부(110)는 랙바(10)를 이격되게 둘러싼다. 본 실시예에서 하우징부(110)는 대략 원통 형상으로 형성되며, 금속 재질을 포함하여 이루어진다.
구동부결합부(130)는 하우징부(110)에서 돌출 형성되며, 구동부재(200)가 탈착 가능하게 결합되고, 이동가이드(131)가 구비되어 구동부재(200)의 이동을 안내한다. 본 실시예에서 구동부결합부(130)는 하우징부(110)의 외측으로 돌출 형성되며, 볼트로 예시되는 체결부재(20)에 의하여 구동부재(200)와 결합된다.
도 4는 본 발명의 일 실시예에 따른 하우징부재를 개략적으로 나타내는 측면도이고, 도 5는 본 발명의 일 실시예에 따른 구동부재의 이동을 개략적으로 나타내는 개념도이다.
본 실시예에서 이동가이드(131)는 구동부재(200)의 측면에 접하며, 구동부재(200)의 회전축(250)의 중심(C)과 랙바(10)의 중심을 연결하는 중심선(L)에 대하여 경사지게 형성되는 이동가이드면(133)을 포함한다.
본 실시예에서 전동식 조향장치(1)는 구동부재(200)가 이동가이드면(133)에 접한 상태로 이동이 안내되면서 구동부재(200)의 위치가 변동되므로, 작업자가 구동부재(200)의 이동을 용이하게 제어할 수 있다.
본 실시예에서 전동식 조향장치(1)는 구동부재(200)가 접하는 이동가이드면(133)이 구동부재(200)의 회전축(250)과, 랙바(10)의 중심을 연결하는 중심선(L)에 대하여 경사지게 형성된다.
본 실시예에서 전동식 조향장치(1)는 구동부재(200)를 중심선(L)에 대하여 소정 각도 경사지게 이동시키므로, 중심선(L)을 따라 구동부재(200)를 이동시키는 것에 비하여, 구동부재(200)의 이동 거리 대비 회전축(250)과 랙바(10) 사이의 거리 변화가 작아지게 한다. 이로써 본 실시예에서 전동식 조향장치(1)는 동력전달부재(300)에 작용하는 장력이 급격하게 변동되는 것을 줄일 수 있다.
즉, 본 실시예에서 전동식 조향장치(1)는 간단한 조작을 통하여 회전축(250)과 랙바(10)의 중심 사이의 거리를 미세하게 조정할 수 있으며, 작업자가 이동가이드면(133)을 따라 구동부재(200)를 이동시키므로, 설정된 방향으로 구동부재(200)를 안정적으로 이동시킬 수 있다.
본 발명의 일 실시예에서 이동가이드면(133)은 평평한 면으로 형성된다. 본 발명의 일 실시예에서 전동식 조향장치(1)는 중심선(L)과 이동가이드면(133)이 이루는 각도는 구동부재(200)의 크기, 동력전달부재(300)의 사양 등에 따라 다르게 설계될 수 있으며, 해당 각도에 따라 구동부재(200)가 이동된 거리 대비, 회전축(250)과 랙바(10)의 거리 변동폭이 달라지게 된다.
도 6은 본 발명의 다른 실시예에 따른 하우징부재를 개략적으로 나타내는 측면도이고, 도 7은 본 발명의 다른 실시예에 따른 구동부재의 이동을 개략적으로 나타내는 도면이다.
도 6 및 7을 참조하면, 본 발명의 다른 실시예에서 이동가이드면(133a)은 구동부재(200)의 회전축(250)을 향하여 오목하게 형성된다. 본 발명의 일 실시예에서 이동가이드면(133a)으로부터 해당 이동가이드면(133a)을 원호로 하는 원의 중심(RC) 까지의 거리인 곡률반지름(R)은 이동가이드면(133a)에서 구동부재(200)의 회전축(250) 중심(C)까지의 거리보다 크게 형성된다.
이러한 경우, 구동부재(200)가 이동가이드면(133a)을 따라 이동한 거리보다 구동부재(200)의 회전축(250)이 이동한 거리가 작아지므로, 결국 작업자는 구동부재(200)의 회전축(250)이 이동한 거리를 미세하게 조절할 수 있게 된다.
도 8은 본 발명의 또 다른 실시예에 따른 하우징부재를 개략적으로 나타내는 측면도이고, 도 9는 본 발명의 또 다른 실시예에 따른 구동부재의 이동을 개략적으로 나타내는 도면이다.
도 8 및 9를 참조하면, 본 발명의 또 다른 실시예에서 이동가이드면(133b)은 구동부재(200)의 회전축(250)을 향하여 볼록하게 형성될 수 있으며, 이동가이드면(133b)로부터 이동가이드(133b)를 원호로 하는 원의 중심(RC')까지의 거리인 곡률반지름을 조정하여 구동부재(200)의 이동 경로 등을 조정할 수 있다.
회전축(250)을 향하여 볼록한 이동가이드면(133b) 및 오목한 이동가이드면(133a)은 구면인 경우뿐만 아니라 포물면도 가능하며, 동력전달부재(300)의 재질, 형상 및 크기 등에 따라 다르게 제작될 수 있다.
본 실시예에서 이동가이드(131)는 구동부결합부(130)와 일체로서 형성되어 부품의 개수 및 조립 공정수를 줄이고, 내구성을 향상시킬 수 있다.
본 실시예에서 구동부결합부(130)는 구동부재(200)에 구비되는 장착홀(231)과 연통되는 장공 형상의 체결홀부(132)를 포함한다. 본 실시예에서 체결홀부(132)는 구동부재(200)의 이동 시 장착홀(231)의 이동 방향에 대응되게 구비되어, 구동부재(200)가 장착홀(231)을 관통하는 체결부재(20)에 의하여 구동부결합부(130)에 결합될 수 있도록 한다.
구동부재(200)는 하우징부재(100)에 결합되며 구동력을 발생시킨다. 본 실시예에서 구동부재(200)는 하우징부재(100)에 형성되는 이동가이드(131)를 따라 이동되어, 하우징부재(100)에 결합되는 위치가 조절된다. 본 실시예에서 구동부재(200)는 구동부(210), 구동부하우징(230) 및 회전축(250)을 포함한다.
구동부(210)는 전기모터로 예시되며, 외부에서 입력되는 전기에너지를 이용하여 회전력을 발생시킨다. 구동부하우징(230)은 구동부(210)를 둘러싸는 형상이며, 금속 재질 등을 포함하여 이루어져, 구동부(210)가 외부의 충격에 의하여 파손되는 것을 방지하고, 이물질의 유입, 구동부(210)의 누전에 의한 안전사고 등을 방지한다.
본 실시예에서 구동부하우징(230)에는 장착홀(231)이 관통 형성되어, 체결부재(20)에 의하여 하우징부(110)의 체결홀부(132)에 결합되는 방식으로 하우징부(110)에 탈착 가능하게 결합된다.
회전축(250)은 구동부(210)의 회전자 등에 결합되어, 구동부(210)에서 발생되는 회전력에 의하여 회전된다.
동력전달부재(300)는 구동부재(200)의 회전력을 랙바(10)에 전달한다. 본 실시예에서 동력전달부재(300)는 주동풀리(310), 종동풀리(330) 및 벨트부(350)를 포함한다.
주동풀리(310)는 회전축(250)에 스플라인 결합 또는 끼움 결합 등의 방식으로 결합되어 회전축(250)과 함께 회전된다. 종동풀리(330)의 내측에는 랙바(10)를 둘러싸는 볼너트(335)가 구비되며, 종동풀리(330)와 함께 볼너트(335)가 회전되면, 볼너트(335)에 맞물린 랙바(10)가 일측으로 이동된다.
벨트부(350)는 주동풀리(310)와 종동풀리(330)를 연결하여, 주동풀리(310)의 회전력을 종동풀리(330)에 전달한다. 본 실시예에서 벨트부(350)는 주동풀리(310) 및 종동풀리(330)와의 슬립 방지를 위하여 내측에 치형이 형성될 수 있다.
이하, 본 발명의 일 실시예에 따른 전동식 조향장치(1)의 작동원리 및 효과를 설명하면 다음과 같다.
구동부재(200)를 구성하는 구동부(210)가 동작되면, 구동부(210)의 회전축(250)에 연결된 주동풀리(310)가 회전되면서 벨트부(350)를 회전시킨다. 벨트부(350)가 회전되면, 벨트부(350)에 맞물린 종동풀리(330)가 회전되며, 종동풀리(330)와 함께 볼너트(335)가 회전되면서 랙바(10)를 일측으로 이동시킨다.
벨트부(350)의 장력을 조절할 필요가 있을 경우, 작업자는 체결부재(20)를 탈거하거나, 체결부재(20)가 구동부재(200)의 이동을 제한하는 것을 해제한 후, 구동부재(200)를 이동가이드면(133)을 따라 이동시킨다.
본 실시예에서 전동식 조향장치(1)의 경우, 구동부재(200)가 이동가이드면(133)에 접한 상태에서 이동되며, 이동가이드면(133)이 중심선(L)에 대하여 기울어져 있으므로, 구동부재(200)가 이동가이드면(133)을 따라 이동한 거리 대비, 회전축(250)과 랙바(10) 사이의 거리 변화폭이 작다.
이로써, 본 실시예에 따른 전동식 조향장치(1)는 구동부재(200)가 이동가이드(131)에 의하여 이동이 안내되므로, 구동부재(200)의 이동을 제어하기 용이하며, 동력전달부재(300)에 작용하는 장력을 미세하게 조절할 수 있다.
이에 따라 본 실시예에서 전동식 조향장치(1)는 동력전달부재(300)에 작용하는 장력을 조절하기 위한 시간 및 노력을 줄일 수 있으므로, 장치의 생산성이 향상되고, 동력전달부재(300)의 치합력을 적정하게 조절하여 소음 및 슬립 발생을 감소시킬 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 기술적 보호범위는 아래의 특허청구범위에 의해서 정하여져야 할 것이다.
1: 전동식 조향장치 10: 랙바
20: 체결부재 100: 하우징부재
110: 하우징부 130: 구동부결합부
131: 이동가이드 132: 체결홀부
133: 이동가이드면 200: 구동부재
210: 구동부 230: 구동부하우징
231: 장착홀 250: 회전축
300: 동력전달부재 310: 주동풀리
330: 종동풀리 335: 볼너트
350: 벨트부

Claims (9)

  1. 랙바가 이동 가능하게 삽입되는 하우징부재;
    상기 하우징부재에 결합되며, 구동력을 발생시키는 구동부재; 및
    상기 구동부재의 회전력을 상기 랙바에 전달하는 동력전달부재;를 포함하고,
    상기 구동부재는 상기 하우징부재에 형성되는 이동가이드를 따라 이동되어 상기 하우징부재에 결합되는 위치가 조절되는 것을 특징으로 하는 전동식 조향장치.
  2. 제 1항에 있어서, 상기 하우징부재는,
    상기 랙바를 둘러싸는 하우징부; 및
    상기 하우징부에서 돌출 형성되어 상기 구동부재가 결합되고, 상기 이동가이드가 구비되어 상기 구동부재의 이동을 안내하는 구동부결합부;
    를 포함하는 것을 특징으로 하는 전동식 조향장치.
  3. 제 2항에 있어서, 상기 이동가이드는,
    상기 구동부재의 측면에 접하며, 상기 구동부재의 회전축과, 상기 랙바의 중심을 연결하는 중심선에 대하여 경사지게 형성되는 이동가이드면을 포함하는 것을 특징으로 하는 전동식 조향장치.
  4. 제 3항에 있어서, 상기 이동가이드면은, 상기 회전축을 향하여 오목하게 형성되는 것을 특징으로 하는 전동식 조향장치.
  5. 제 4항에 있어서, 상기 이동가이드면의 곡률반지름은, 상기 이동가이드면에서 상기 회전축 중심까지의 거리보다 크게 형성되는 것을 특징으로 하는 전동식 조향장치.
  6. 제 3항에 있어서, 상기 이동가이드면은, 상기 회전축을 향하여 볼록하게 형성되는 것을 특징으로 하는 전동식 조향장치.
  7. 제 2항 내지 제 6항 중 어느 한 항에 있어서,
    상기 이동가이드는 상기 구동부결합부와 일체로서 형성되는 것을 특징으로 하는 전동식 조향장치.
  8. 제 2항 내지 제 6항 중 어느 한 항에 있어서, 상기 구동부결합부는, 상기 구동부재에 구비되는 장착홀과 연통되는 장공 형상의 체결홀부를 포함하는 것을 특징으로 하는 전동식 조향장치.
  9. 제 2항 내지 제 6항 중 어느 한 항에 있어서, 상기 구동부재는,
    외주면이 상기 이동가이드의 이동가이드면에 대응되는 형상으로 형성되는 것을 특징으로 하는 전동식 조향장치.
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