KR20170021596A - 전동식 조향장치 - Google Patents

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KR20170021596A
KR20170021596A KR1020150116189A KR20150116189A KR20170021596A KR 20170021596 A KR20170021596 A KR 20170021596A KR 1020150116189 A KR1020150116189 A KR 1020150116189A KR 20150116189 A KR20150116189 A KR 20150116189A KR 20170021596 A KR20170021596 A KR 20170021596A
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Abstract

본 발명은 전동식 조향장치에 관한 것으로, 하우징부와, 하우징부에 내장되고 윔기어가 형성되는 웜샤프트부와, 웜기어에 맞물려 회전되는 웜휠부와, 웜휠부를 관통하는 조향축부와, 조향축부에 장착되어 토크를 측정하는 센서부를 포함하고, 하우징부에 형성되는 삽입홈부에 센서부가 삽입되어 점접촉됨으로써, 센서부의 변형을 막고 스틱슬립을 억제할 수 있다.

Description

전동식 조향장치{MOTOR DRIVEN POWER STEERING}
본 발명은 전동식 조향장치에 관한 것으로서, 보다 상세하게는 센서의 고정 방식을 변경하여 조향감을 향상시키고 원가를 절감하는 전동식 조향장치에 관한 것이다.
일반적으로 차량의 파워스티어링장치(동력조향장치)는 운전자의 스티어링휠 조작력을 감소시키기 위한 장치이다. 그 중, 전동식 조향장치(MDPS : motor driven power steering)는 유압을 대신하여 모터의 힘을 이용하는 장치로서, 종래의 유압식 파워스티어링 장치와 대비하여 무게가 가볍고, 공간을 적게 차지하며, 오일 교환이 필요 없으므로 승용 차량에서 최근에 널리 사용되고 있다.
전동식 조향장치는 운전자가 조작하는 조향휠의 회전력을 전달하는 인풋샤프트와, 인풋샤프트에 추가적인 회전력을 제공하는 웜휠과, 웜휠에 회전력을 제공하는 웜샤프트와, 웜샤프트를 구동시키는 모터와, 인풋샤프트의 회전력에 의해 회전되면서 피니언기어를 좌우로 이동시키는 아웃풋샤프트와, 인풋샤프트와 아웃풋샤프트에 장착되어 토크 및 조향각을 측정하는 토크센서를 포함한다.
종래에는 웜샤프트와 웜휠이 내장되는 하우징에 삽입홈이 형성되고, 토크센서의 일부가 삽입홈에 삽입되어 면접촉됨으로써, 토크센서의 유동이 제한된다. 이때, 토크센서에 장착되는 스프링이 토크센서를 삽입홈에 밀착시킨다. 그러나, 토크센서에 과부하가 발생하는 경우, 토크센서와 삽입홈의 접촉면에서 마찰이 발생하고, 토크센서에 장착된 스프링에 의해 스틱슬립 마찰이 발생하여, 운전자가 느끼는 조향감이 저하되는 문제점이 있다. 또한, 토크센서와 삽입홈에 가해지는 하중이 증대되면, 좌우 비대칭으로 인해 토크센서의 변형을 가져와 신호왜곡을 유발하는 문제점이 있다. 따라서, 이를 개선할 필요성이 요청된다.
본 발명의 배경기술은 대한민국 공개특허공보 제2011-0038280호(2011.04.14. 공개, 발명의 명칭 : MDPS 토크센서 및 그 제조방법)에 개시되어 있다.
본 발명은 상기와 같은 문제점을 개선하기 위해 안출된 것으로서, 토크센서와 하우징에 형성되는 홈이 점접촉되어, 조향감을 개선하고 설비비용을 절감하는 전동식 조향장치를 제공하는데 그 목적이 있다.
본 발명에 따른 전동식 조향장치는: 하우징부; 상기 하우징부에 내장되고, 윔기어가 형성되는 웜샤프트부; 상기 웜기어에 맞물려 회전되는 웜휠부; 상기 웜휠부를 관통하는 조향축부; 및 상기 조향축부에 장착되어 토크를 측정하는 센서부를 포함하고, 상기 하우징부에 형성되는 삽입홈부에 상기 센서부가 삽입되어 점접촉되는 것을 특징으로 한다.
상기 삽입홈부는: 상기 하우징부에 형성되고, 상기 센서부를 안내하는 유도부; 및 상기 유도부에 연통되고, 상기 센서부와 점접촉되는 접촉부를 포함하는 것을 특징으로 한다.
상기 센서부는: 상기 조향축부에 장착되어 토크 및 조향각을 측정하는 센서본체부; 및 상기 센서본체부에서 연장되고, 상기 삽입홈부에 삽입되어 점접촉되는 센서고정부를 포함하는 것을 특징으로 한다.
상기 센서고정부는: 상기 센서본체부에서 연장되는 고정연장부; 상기 고정연장부에서 한 쌍이 이격되도록 돌출되고, 상기 삽입홈부와 점접촉되는 고정돌기부; 및 상기 고정돌기부 사이에 배치되고, 상기 고정돌기부를 탄성 지지하는 고정탄성부를 포함하는 것을 특징으로 한다.
상기 고정돌기부는: 상기 고정연장부에서 돌출되고, 반구 형상을 하여 외측이 상기 삽입홈부와 점접촉되는 구면부; 및 상기 구면부의 내측에 형성되고, 상기 고정탄성부가 장착되도록 오목한 형상을 갖는 오목부를 포함하는 것을 특징으로 한다.
상기 고정탄성부는 상기 고정돌기부 사이에 형성되는 공간에 충진되는 고무재질의 패드인 것을 특징으로 한다. 상기 패드는 상기 고정돌기부와 일체로 사출 성형되는 것을 특징으로 한다.
상기 고정탄성부는 상기 고정돌기부 사이에 형성되는 공간에 삽입되고, 복원력을 갖는 스프링인 것을 특징으로 한다.
본 발명에 따른 전동식 조향장치는 하우징부에 삽입되는 센서부가 삽입홈부에 점접촉되어, 센서부의 변형과 스틱슬립 현상을 억제할 수 있다.
본 발명에 따른 전동식 조향장치는 한 쌍의 고정돌기부 사이에 배치되는 고정탄성부가 고정돌기부를 탄성 지지하므로, 고정돌기부와 삽입홈부의 밀착력을 향상시키고 충격을 흡수할 수 있다.
본 발명에 따른 전동식 조향장치는 구면부가 삽입홈부와 점접촉되고, 오목부에 고정탄성부가 장착되므로, 고정탄성부의 고정력을 향상시킬 수 있다.
본 발명에 따른 전동식 조향장치는 패드가 고무 재질을 포함하여 고정돌기부 사이에 충진되고, 고정돌기부와 일체로 사출 성형됨으로써, 제조비용과 제조공정이 줄어들 수 있다.
도 1은 본 발명의 일 실시예에 따른 전동식 조향장치를 개략적으로 나타내는 도면이다.
도 2는 본 발명의 일 실시예에 따른 전동식 조향장치에서 조향축부와 센서부의 연결관계를 개략적으로 나타내는 도면이다.
도 3은 본 발명의 일 실시예에 따른 전동식 조향장치에서 삽입홈부를 개략적으로 나타내는 도면이다.
도 4는 본 발명의 일 실시예에 따른 전동식 조향장치에서 센서부를 개략적으로 나타내는 도면이다.
도 5는 본 발명의 일 실시예에 따른 전동식 조향장치에서 고정돌기부를 개략적으로 나타내는 도면이다.
도 6은 본 발명의 일 실시예에 따른 전동식 조향장치에서 고정탄성부가 고무재질의 패드인 경우를 개략적으로 나타내는 도면이다.
도 7은 본 발명의 일 실시예에 따른 전동식 조향장치에서 고정탄성부가 스프링인 경우를 개략적으로 나타내는 도면이다.
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 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 도면이고, 도 2는 본 발명의 일 실시예에 따른 전동식 조향장치에서 조향축부와 센서부의 연결관계를 개략적으로 나타내는 도면이다. 도 1과 도 2를 참조하면, 본 발명의 일 실시예에 따른 전동식 조향장치(1)는 하우징부(10)와, 웜샤프트부(20)와, 웜휠부(30)와, 조향축부(40)와, 센서부(50)를 포함한다.
하우징부(10)는 차체에 장착되고, 웜샤프트부(20)는 하우징부(10)에 내장된다. 웜샤프트부(20)의 외주면에는 웜기어(21)가 형성된다. 운전자가 조향휠을 회전시키면, 모터부(70)가 구동되어 웜샤프트부(20)를 회전시킨다. 웜휠부(30)는 하우징부(10)에 내장되고, 웜기어(21)와 맞물려 회전된다.
조향축부(40)는 운전자가 조작하는 조향휠의 회전력을 전달한다. 일 예로, 조향축부(40)는 조향휠과 연동되는 입력축부(41)와, 입력축부(41)에 연결되는 출력축부(42)가 형성될 수 있다. 출력축부(42)는 바퀴와 연결되는 바퀴축과 랙앤피니언 방식으로 맞물려 바퀴축을 좌우 이동시킬 수 있다. 이때, 웜휠부(30)는 입력축부(41)에 입력된 동력을 가감하여 출력축부(42)에 전달할 수 있다.
센서부(50)는 조향축부(40)에 장착되어 조향축부(40)의 토크와 조향각을 측정한다. 일 예로, 센서부(50)는 입력축부(41)와 출력축부(42)에 연결될 수 있다.
조향축부(40)가 관통되는 센서부(50)는 하우징부(10)에 일부가 삽입되어 회전이 제한된다. 즉, 하우징부(10)에는 삽입홈부(11)가 형성되고, 센서부(50)는 삽입홈부(11)에 삽입되어 점접촉된다.
도 3은 본 발명의 일 실시예에 따른 전동식 조향장치에서 삽입홈부를 개략적으로 나타내는 도면이다. 도 1 내지 도 3을 참조하면, 본 발명의 일 실시예에 따른 삽입홈부(11)는 유도부(111)와 접촉부(112)를 포함한다. 이러한 삽입홈부(11)는 하우징부(10)의 사출 성형 과정에서 형성될 수 있다. 유도부(111)는 하우징부(10)의 외측에 형성되고, 접촉부(112)는 유도부(111)와 연통된다. 이로 인해, 센서부(50)는 유도부(111)를 통해 접촉부(112)에 삽입되어 접촉된 상태를 유지할 수 있다. 유도부(111)를 통해 센서부(50)가 유입이 원활하게 이루어지도록, 유도부(111)는 접촉부(112) 대비 확장된 형상을 할 수 있다.
도 4는 본 발명의 일 실시예에 따른 전동식 조향장치에서 센서부를 개략적으로 나타내는 도면이다. 도 1 내지 도 4를 참조하면, 본 발명의 일 실시예에 따른 센서부(50)는 센서본체부(51)와 센서고정부(52)를 포함한다.
센서본체부(51)는 조향축부(40)에 장착되어 토크 및 조향각을 측정한다. 센서고정부(52)는 센서본체부(51)에서 연장되고, 삽입홈부(11)에 삽입되어 센서본체부(51)를 고정시킨다. 이때, 센서고정부(52)는 삽입홈부(11)와 점접촉된다.
본 발명의 일 실시예에 따른 센서고정부(52)는 고정연장부(61)와, 고정돌기부(62)와, 고정탄성부(63)를 포함한다.
고정연장부(61)는 센서본체부(51)에서 연장되고, 고정돌기부(62)는 고정연장부(61)에서 한 쌍이 이격되도록 돌출된다. 고정돌기부(62)는 삽입홈부(11)와 점접촉된다. 일 예로, 고정돌기부(62)의 외측면은 곡면을 형성할 수 있다. 고정탄성부(63)는 고정돌기부(62) 사이에 배치되고, 고정돌기부(62)를 탄성 지지한다. 고정탄성부(63)에 의해 고정돌기부(62)가 삽입홈부(11)에 밀착될 수 있다.
도 5는 본 발명의 일 실시예에 따른 전동식 조향장치에서 고정돌기부를 개략적으로 나타내는 도면이다. 도 3 내지 도 5를 참조하면, 본 발명의 일 실시예에 따른 고정돌기부(62)는 구면부(621)와, 오목부(622)를 포함한다.
구면부(621)는 고정연장부(61)에서 돌출되고, 반구 형상을 하여 외측이 삽입홈부(11)의 접촉부(112)와 점접촉된다. 오목부(622)는 구면부(621)의 내측에 오목한 형상을 갖도록 형성되고, 고정탄성부(63)는 오목부(622)에 일부 삽입되어 걸림 고정된다. 일 예로, 한 쌍의 구면부(621)가 서로 마주보도록 배치되고, 구면부(621)의 마주보는 지점에 오목부(622)가 형성될 수 있다.
도 6은 본 발명의 일 실시예에 따른 전동식 조향장치에서 고정탄성부가 고무재질의 패드인 경우를 개략적으로 나타내는 도면이다. 도 5와 도 6을 참조하면, 본 발명의 일 실시예에 따른 고정탄성부(63)로는 패드(631)가 사용될 수 있다. 패드(631)는 고무재질을 포함하여 이루어지고, 고정돌기부(62) 사이에 형성되는 공간에 충진된다. 패드(631)는 오목부(622)에 일부 삽입되어 고정돌기부(62)와의 이탈이 방지될 수 있다. 패드(631)는 고정돌기부(62)와 일체로 사출 성형될 수 있다. 즉, 플라스틱 수지 계열의 고정돌기부(62)와 고무 재질의 패드(631)가 일체로 사출 성형됨으로써, 제조 비용과 작업공수를 줄일 수 있다.
도 7은 본 발명의 일 실시예에 따른 전동식 조향장치에서 고정탄성부가 스프링인 경우를 개략적으로 나타내는 도면이다. 도 7을 참조하면, 본 발명의 다른 실시예에 따른 고정탄성부(63)로는 스프링(632)이 사용될 수 있다. 스프링(632)은 고정돌기부(62) 사이에 형성되는 공간에 삽입되고, 복원력을 갖는다. 일 예로, 스프링(632)은 판스프링 형상을 하거나 코일스프링 형상을 할 수 있다.
상기와 같은 구조를 갖는 본 발명의 일 실시예에 따른 전동식 조향장치에서 센서부(50)의 설치 과정을 설명하면 다음과 같다.
센서본체부(51)에 센서고정부(52)가 형성되도록 센서부(50)를 제작한다. 이때, 센서고정부(52)에는 센서본체부(51)에서 연장되는 고정연장부(61)와, 고정연장부(61)에서 한 쌍이 마주보도록 돌출되는 고정돌기부(62)와, 고정돌기부(62) 사이에 배치되어 고정돌기부(62)를 탄성 지지하는 고정탄성부(63)가 형성된다. 고정탄성부(63)로는 고무 재질로 이루어진 패드(631) 또는 스프링(632)이 사용될 수 있다.
조향축부(40)는 센서본체부(51)를 관통하고, 센서본체부(51)는 조향축부(40)의 작동상태를 감지하여 조향축부(40)의 토크 또는 조향각을 측정할 수 있다. 센서본체부(51)에서 돌출된 센서고정부(52)는 하우징부(10)에 형성되는 삽입홈부(11)에 삽입되어 센서본체부(51)의 유동을 제한한다.
이때, 고정돌기부(62)에는 구면부(621)가 형성되어 삽입홈부(11)에 점접촉된다. 그리고, 고정돌기부(62)를 탄성 지지하는 고정탄성부(63)에 의해 구면부(621)는 삽입홈부(11)에 밀착되어 센서고정부(52)와 하우징부(10)의 결합관계가 유지된다. 고정탄성부(63)는 외부 충격에 의해 수축될 수 있으므로, 센서고정부(52)에 가해지는 충격을 흡수할 수 있다.
본 발명의 일 실시예에 따른 전동식 조향장치(1)는 하우징부(10)에 삽입되는 센서부(50)가 삽입홈부(11)에 점접촉되어, 센서부(50)의 변형과 스틱슬립 현상을 억제할 수 있다.
본 발명의 일 실시예에 따른 전동식 조향장치(1)는 한 쌍의 고정돌기부(62) 사이에 배치되는 고정탄성부(63)가 고정돌기부(62)를 탄성 지지하므로, 고정돌기부(62)와 삽입홈부(11)의 밀착력을 향상시키고 충격을 흡수할 수 있다.
본 발명의 일 실시예에 따른 전동식 조향장치(1)는 구면부(621)가 삽입홈부(11)와 점접촉되고, 오목부(622)에 고정탄성부(63)가 장착되므로, 고정탄성부(63)의 고정력을 향상시킬 수 있다.
본 발명의 일 실시예에 따른 전동식 조향장치(1)는 패드(631)가 고무 재질을 포함하여 고정돌기부(62) 사이에 충진되고, 고정돌기부(62)와 일체로 사출 성형됨으로써, 제조비용과 제조공정이 줄어들 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 아래의 특허청구범위에 의해서 정하여져야 할 것이다.
10 : 하우징부 11 : 삽입홈부
20 : 웜샤프트부 30 : 웜휠부
40 : 조향축부 41 : 입력축부
42 : 출력축부 50 : 센서부
51 : 센서본체부 52 : 센서고정부
61 : 고정연장부 62 : 고정돌기부
63 : 고정탄성부 70 : 모터부
111 : 유도부 112 : 접촉부
621 : 구면부 622 : 오목부

Claims (8)

  1. 하우징부;
    상기 하우징부에 내장되고, 윔기어가 형성되는 웜샤프트부;
    상기 웜기어에 맞물려 회전되는 웜휠부;
    상기 웜휠부를 관통하는 조향축부; 및
    상기 조향축부에 장착되어 토크를 측정하는 센서부를 포함하고,
    상기 하우징부에 형성되는 삽입홈부에 상기 센서부가 삽입되어 점접촉되는 것을 특징으로 하는 전동식 조향장치.
  2. 제 1항에 있어서, 상기 삽입홈부는
    상기 하우징부에 형성되고, 상기 센서부를 안내하는 유도부; 및
    상기 유도부에 연통되고, 상기 센서부와 점접촉되는 접촉부를 포함하는 것을 특징으로 하는 전동식 조향장치.
  3. 제 1항에 있어서, 상기 센서부는
    상기 조향축부에 장착되어 토크 및 조향각을 측정하는 센서본체부; 및
    상기 센서본체부에서 연장되고, 상기 삽입홈부에 삽입되어 점접촉되는 센서고정부를 포함하는 것을 특징으로 하는 전동식 조향장치.
  4. 제 3항에 있어서, 상기 센서고정부는
    상기 센서본체부에서 연장되는 고정연장부;
    상기 고정연장부에서 한 쌍이 이격되도록 돌출되고, 상기 삽입홈부와 점접촉되는 고정돌기부; 및
    상기 고정돌기부 사이에 배치되고, 상기 고정돌기부를 탄성 지지하는 고정탄성부를 포함하는 것을 특징으로 하는 전동식 조향장치.
  5. 제 4항에 있어서, 상기 고정돌기부는
    상기 고정연장부에서 돌출되고, 반구 형상을 하여 외측이 상기 삽입홈부와 점접촉되는 구면부; 및
    상기 구면부의 내측에 형성되고, 상기 고정탄성부가 장착되도록 오목한 형상을 갖는 오목부를 포함하는 것을 특징으로 하는 전동식 조향장치.
  6. 제 4항에 있어서, 상기 고정탄성부는
    상기 고정돌기부 사이에 형성되는 공간에 충진되는 고무재질의 패드인 것을 특징으로 하는 전동식 조향장치.
  7. 제 6항에 있어서,
    상기 패드는 상기 고정돌기부와 일체로 사출 성형되는 것을 특징으로 하는 전동식 조향장치.
  8. 제 4항에 있어서, 상기 고정탄성부는
    상기 고정돌기부 사이에 형성되는 공간에 삽입되고, 복원력을 갖는 스프링인 것을 특징으로 하는 전동식 조향장치.
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