KR20190025203A - 전동식 파워 스티어링 장치의 웜 샤프트와 모터 샤프트의 결합구조 - Google Patents

전동식 파워 스티어링 장치의 웜 샤프트와 모터 샤프트의 결합구조 Download PDF

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Abstract

본 발명은 전동식 파워 스티어링 장치의 웜 샤프트와 모터 샤프트의 결합구조에 관한 것으로서, 윔기어가 외주면을 따라 형성되고 끝단에는 원주 둘레를 따라 웜 결합홈과 웜 결합돌기가 교번 형성되는 웜 샤프트; 일단이 모터축과 연결되며, 타단에는 상기 웜 샤프트와 결합되어 회전력을 전달하도록 원주 둘레를 따라 모터 결합돌기와 모터 결합홈이 교번 형성되는 모터 샤프트; 및 상기 웜 샤프트와 모터 샤프트의 사이에 장착되고, 중공형상의 커플러 몸체와 상기 커플러 몸체의 외주면에 간격을 두고 형성되는 복수개의 댐퍼가 일체로 형성되는 커플러;를 포함하여 이루어진다.
본 발명에 의한 전동식 파워 스티어링 장치의 웜 샤프트와 모터 샤프트의 결합구조는 일정각도로 회전시 윔 샤프트와 모터 샤프트가 접촉하여 댐퍼의 과도한 눌림을 방지할 수 있으므로 내구성을 향상시킬 수 있는 효과가 있다.

Description

전동식 파워 스티어링 장치의 웜 샤프트와 모터 샤프트의 결합구조{Combined structure of worm shaft and motor shaft of electric power steering device}
본 발명은 전동식 파워 스티어링 장치의 웜 샤프트와 모터 샤프트의 결합구조에 관한 것으로서, 더욱 상세하게는 일정각도로 회전시 윔 샤프트와 모터 샤프트가 접촉하여 댐퍼의 과도한 눌림을 방지하고, 상기 웜 샤프트와 모터 샤프트의 결합시 유격이 발생하는 것을 방지할 수 있도록 한 전동식 파워 스티어링 장치의 웜 샤프트와 모터 샤프트의 결합구조에 관한 것이다.
일반적으로 MDPS(Motor-Driven Power Steering) 모터 커플러는 탄성 재질로 이루어져 있으며, 웜 샤프트와 모터 샤프트 사이에 장착되어 모터 토크를 웜 샤프트에 전달한다.
이때, 상기 모터 MDPS 모터 커플러는 모터 샤프트와 웜 샤프트의 미스얼라인먼트(misalignment)를 흡수하는 기능이 요구된다.
특히, 래틀(rattle) 방지를 위한 anti-rattle 구조가 있는 MDPS 시스템에서는 웜 샤프트가 웜 휠 방향으로 틸팅(tilting)되므로 모터 샤프트와 웜 샤프트 간의 미스얼라인먼트 보상이 더욱 중요하게 되어 보다 탄성력 있는 구조와 재질이 요구된다.
하지만 커플러의 탄성이 증대될수록 모터 토크가 웜 샤프트에 전달되는 속도가 느려질 뿐만 아니라, 조향장치의 응답성 악화로 인한 조향감이 저하되는 문제점이 발생된다.
이와 반대로, 조향감을 개선하기 위하여 강성이 높은 커플러를 적용하더라도 웜 샤프트의 틸팅이 원활하게 이루어지지 못함으로써 웜 샤프트 및 웜 휠의 치간 래틀 소음이 유발될 수 있으며, 모터 샤프트 및 웜 샤프트 치합 불량에 의한 MDPS 작동시 소음이 유발될 수 있다.
대한민국 공개특허공보 제10-2006-0035868호 대한한국 등록특허공보 제10-0621347호
본 발명은 상기와 같은 실정을 감안하여 제안된 것으로서, 일정각도로 회전시 윔 샤프트와 모터 샤프트가 접촉하여 댐퍼의 과도한 눌림을 방지할 수 있는 전동식 파워 스티어링 장치의 웜 샤프트와 모터 샤프트의 결합구조를 제공하는데 그 목적이 있다.
또한, 윔 샤프트와 모터 샤프트의 사이에 다수개의 댐퍼가 일체로 형성된 커플러를 장착하고, 상기 웜 샤프트와 모터 샤프트의 결합부분에 위치한 댐퍼의 접촉 부분에는 돌기를 형성하여, 상기 웜 샤프트와 모터 샤프트의 유격을 방지할 수 있는 전동식 파워 스티어링 장치의 웜 샤프트와 모터 샤프트의 결합구조를 제공하는데 그 목적이 있다.
본 발명의 일실시예에 의한 전동식 파워 스티어링 장치의 웜 샤프트와 모터 샤프트의 결합구조는 윔기어가 외주면을 따라 형성되고 끝단에는 원주 둘레를 따라 웜 결합홈과 웜 결합돌기가 교번 형성되는 웜 샤프트; 일단이 모터축과 연결되며, 타단에는 상기 웜 샤프트와 결합되어 회전력을 전달하도록 원주 둘레를 따라 모터 결합돌기와 모터 결합홈이 교번 형성되는 모터 샤프트; 및 상기 웜 샤프트와 모터 샤프트의 사이에 장착되고, 중공형상의 커플러 몸체와 상기 커플러 몸체의 외주면에 간격을 두고 형성되는 복수개의 댐퍼가 일체로 형성되는 커플러;를 포함하여 이루어진다.
그리고 상기 웜 결합돌기와 모터 결합돌기에는 댐퍼의 눌림을 방지할 수 있도록 스토퍼부가 형성될 수 있다.
또한, 상기 커플러의 댐퍼는 상기 웜 샤프트의 웜 결합홈 및 상기 모터 샤프트의 모터 결합홈에 안착되어 배치되며, 상기 웜 샤프트의 웜 결합돌기 및 상기 모터 샤프트의 모터 결합돌기는 상기 복수개의 댐퍼 사이에 배치될 수 있다.
또한, 상기 커플러 몸체는 링 형상으로 형성되며, 상기 댐퍼는 커플러 몸체의 폭보다 길도록 양측으로 돌출형성될 수 있다.
여기서, 상기 댐퍼의 양측면에는 상기 웜 샤프트의 웜 결합돌기 및 상기 모터 샤프트의 모터 결합돌기와 맞닿도록 측면 밀착돌기가 형성될 수 있다.
또한, 상기 댐퍼의 길이방향 양끝단에는 샤프트 밀착돌기가 형성될 수 있다.
그리고 상기 커플러는 탄성재질로 이루어질 수 있다.
본 발명에 의한 전동식 파워 스티어링 장치의 웜 샤프트와 모터 샤프트의 결합구조는 일정각도로 회전시 윔 샤프트와 모터 샤프트가 접촉하여 댐퍼의 과도한 눌림을 방지할 수 있으므로 내구성을 향상시킬 수 있는 효과가 있다.
또한, 윔 샤프트와 모터 샤프트의 사이에 다수개의 댐퍼가 일체로 형성된 커플러를 장착하고, 상기 웜 샤프트와 모터 샤프트의 결합부분에 위치한 댐퍼의 접촉 부분에는 돌기를 형성하여, 상기 웜 샤프트와 모터 샤프트의 유격을 방지할 수 있는 효과가 있다.
또한, 탄성 부재를 구성하는 댐퍼의 내구 손실이 발생하여도 윔 샤프트와 모터 샤프트끼리는 스토퍼 기능이 설계되어 있어 회전시 기계적인 접촉으로 조향할 수 있을 뿐만 아니라 상기 스토퍼 기능은 일정한 각도 이상으로 댐퍼가 눌려지는 것을 방지할 수 있어서 내구성을 증대시킬 수 있는 효과가 있다.
도 1은 본 발명에 따른 전동식 파워 스티어링 장치의 웜 샤프트와 모터 샤프트의 결합구조를 나타낸 정면도.
도 2는 본 발명에 따른 전동식 파워 스티어링 장치의 웜 샤프트와 모터 샤프트의 결합구조를 나타낸 분리사시도.
도 3은 본 발명에 따른 전동식 파워 스티어링 장치의 웜 샤프트와 모터 샤프트의 결합구조를 나타낸 요부 확대 사시도.
도 4는 본 발명에 따른 전동식 파워 스티어링 장치의 웜 샤프트와 모터 샤프트의 결합구조를 구성하는 커플러를 나타낸 사시도.
도 5는 본 발명에 따른 전동식 파워 스티어링 장치의 웜 샤프트와 모터 샤프트의 결합구조의 사용상태를 나타낸 사시도.
본 발명의 이점 및 특징, 그리고 그것들을 달성하는 방법은 첨부되는 도면과 함께 상세하게 후술되어 있는 실시예들을 참조하면 명확해질 것이다. 그러나 본 발명은 이하에서 개시되는 실시예들에 한정되는 것이 아니라 서로 다른 다양한 형태로 구현될 것이며, 단지 본 실시예들은 본 발명의 개시가 완전하도록 하며, 본 발명이 속하는 기술분야에서 통상의 지식을 가진 자에게 발명의 범주를 완전하게 알려주기 위해 제공되는 것이며, 본 발명은 청구항의 기재에 의해 정의된다. 한편, 본 명세서에서 사용된 용어는 실시예들을 설명하기 위한 것이며 본 발명을 제한하고자 하는 것은 아니다. 본 명세서에서, 단수형은 문구에서 특별히 언급하지 않는 한 복수형도 포함한다. 명세서에서 사용되는 "포함한다(comprises)" 또는 "포함하는(comprising)"은 언급된 구성요소, 단계, 동작 및/또는 소자 이외의 하나 이상의 다른 구성요소, 단계, 동작 및/또는 소자의 존재 또는 추가를 배제하지 않는다.
이하, 본 발명의 바람직한 실시예를 첨부된 도면을 참조하여 상세히 설명하면, 도 1은 본 발명에 따른 전동식 파워 스티어링 장치의 웜 샤프트와 모터 샤프트의 결합구조를 나타낸 정면도이고, 도 2는 본 발명에 따른 전동식 파워 스티어링 장치의 웜 샤프트와 모터 샤프트의 결합구조를 나타낸 분리사시도이며, 도 3은 본 발명에 따른 전동식 파워 스티어링 장치의 웜 샤프트와 모터 샤프트의 결합구조를 나타낸 요부 확대 사시도이고, 도 4는 본 발명에 따른 전동식 파워 스티어링 장치의 웜 샤프트와 모터 샤프트의 결합구조를 구성하는 커플러를 나타낸 사시도이다.
본원발명인 전동식 파워 스티어링 장치의 웜 샤프트와 모터 샤프트의 결합구조(100)는 스티어링 컬럼 측에 설치되고 핸들의 조타력을 어시스트하게 된다.
그리고 상기 전동식 파워 스티어링 장치의 웜 샤프트와 모터 샤프트의 결합구조(100)는 웜 샤프트(200), 모터 샤프트(300), 커플러(400)를 포함한다.
상기 웜 샤프트(200)는 윔기어(220)가 외주면을 따라 형성되고 끝단에는 원주 둘레를 따라 웜 결합홈(240)과 웜 결합돌기(260)이 교번 형성된다.
즉, 상기 웜 샤프트(200)는 모터 샤프트(300)의 회전 동력을 공급받아 전달할 수 있도록 외주면을 따라 웜기어(220)를 형성하고 끝단에는 웜 결합홈(240)과 웜 결합돌기(260)를 교번 형성하게 된다.
여기서, 상기 웜 결합홈(240)과 웜 결합돌기(260)는 4곳에 형성되고, 상기 웜 결합돌기(260)의 내주면에는 측면상 삼각형 형상의 밀착부(262)와 스토퍼부(264)가 형성된다.
즉, 상기 웜 결합돌기(260)는 밀착부(262)가 커플러(400)를 구성하는 댐퍼의 측면과 밀착되고, 스토퍼부(264)가 댐퍼의 외주면 일부를 감싸게 되어, 상기 웜 샤프트(200)와 모터 샤프트(300)의 결합시 유격이 발생하는 것을 방지하게 된다.
상기 모터 샤프트(300)는 중공형상으로 상기 웜 샤프트(200)와 결합되는 원주 둘레를 따라 모터 결합돌기(320)와 모터 결합홈(340)이 교번 형성된다.
즉, 상기 모터 샤프트 샤프트(300)는 웜 샤프트(200)에 회전 동력을 공급할 수 있도록 상기 웜 샤프트(200)와 결합되는 일 단의 외주면에 모터 결합돌기(320)와 모터 결합홈(340)을 교번 형성하게 된다.
여기서, 상기 모터 결합돌기(320)와 모터 결합홈(340)은 상기 웜 결합홈(240) 및 웜 결합돌기(260)와 대응되게 4곳에 형성되고, 상기 모터 결합돌기(320)의 내주면에는 측면상 삼각형 형상의 밀착부(322)와 스토퍼부(324)가 형성된다.
즉, 상기 모터 결합돌기(320)는 밀착부(322)가 커플러(400)를 구성하는 댐퍼의 측면과 밀착되고, 스토퍼부(324)가 댐퍼의 외주면 일부를 감싸게 되어, 상기 웜 샤프트(200)와 모터 샤프트(300)의 결합시 유격이 발생하는 것을 방지하게 된다.
이를 좀 더 보충설명하면, 상기 웜 결합돌기(260)와 모터 결합돌기(320)는 커플러(400)를 구성하는 댐퍼의 양측을 밀착부(262, 322)로 가압하고, 외면 양측을 스토퍼부(264, 324)를 통해 지지하게 된다.
상기 커플러(400)는 중공형상으로 웜 샤프트(200)와 모터 샤프트(300)의 사이에 장착되고 모터 샤프트(300)의 회전동력을 웜 샤프트(200)에 손실 없이 전달하게 된다.
여기서, 상기 커플러(400)는 동력의 전달을 위하여 고무 또는 실리콘 또는 합성수지 등과 같은 탄성재질로 형성된다.
그리고 상기 커플러(400)는 링 형상으로 형성되는 커플러 몸체(420)와 상기 커플러 몸체(420)의 외면에 간격을 두고 형성되는 댐퍼(440)가 일체로 형성된다.
즉, 상기 커플러(400)는 링 형상의 커플러 몸체(420)가 웜 샤프트(200)와 모터 샤프트(300)의 중앙에 끼움결합되고, 상기 댐퍼(440)는 웜 샤프트(200)의 웜 결합돌기(260) 및 모터 샤프트(300)의 모터 결합돌기(320)에 밀착되어, 상기 웜 샤프트(200)와 모터 샤프트(300)에 유격이 발생하는 것을 방지하게 된다.
또한, 상기 커플러(400)는 커플러 몸체(420)를 기준으로 양측에 댐퍼(440)가 직선형태로 돌출형성되어, 양측 끝단이 웜 샤프트(200)와 모터 샤프트(300)와 밀착된다.
즉, 상기 댐퍼(440)는 커플러 몸체(420)의 폭보다 길도록 양측으로 돌출형성되어, 측 끝단이 웜 샤프트(200)와 모터 샤프트(300)와 밀착된다.
여기서, 상기 댐퍼(440)의 양측에는 간격을 두고 측면 밀착돌기(442)가 형성되는데, 이는 상기 웜 샤프트(200)의 윔 결합돌기(260)와 모터 샤프트(300)의 모터 결합돌기(320)와 밀착되어, 상기 웜 샤프트(200)와 모터 샤프트(300)의 접촉시 유격을 방지하기 위함이다.
또한, 상기 댐퍼(440)의 전·후방에는 샤프트 밀착돌기(444)가 형성되는데, 이는 상기 웜 샤프트(200)와 모터 샤프트(300)와 밀착되어, 상기 댐퍼(440)의 손실이 발생하여도 샤프트 밀착돌기(444)가 밀착됨으로써 유격을 방지하기 위함이다.
상기와 같이 구성되는 전동식 파워 스티어링 장치의 웜 샤프트와 모터 샤프트의 결합구조의 실시 예를 살펴보면 다음과 같다.
먼저, 윔기어(220)가 외주면을 따라 형성되고 끝단에는 원주 둘레를 따라 웜 결합홈(240)과 웜 결합돌기(260)이 교번 형성되는 웜 샤프트(200)를 형성한다.
이때, 상기 웜 결합홈(240)과 웜 결합돌기(260)는 4곳에 형성되고, 상기 웜 결합돌기(260)의 내주면에는 측면상 삼각형 형상의 밀착부(262)와 스토퍼부(264)가 형성된다.
그리고 중공형상으로 상기 웜 샤프트(200)와 결합되는 원주 둘레를 따라 모터 결합돌기(320)와 모터 결합홈(340)이 교번 형성되는 모터 샤프트(300)를 형성한다.
이때, 상기 모터 결합돌기(320)의 내주면에는 측면상 삼각형 형상의 밀착부(322)와 스토퍼부(324)가 형성된다.
다음으로, 상기 웜 샤프트(200)와 모터 샤프트(300)의 사이에 중공형상으로 형성되는 커플러 몸체(420)와 상기 커플러 몸체(420)의 외면에 간격을 두고 형성되는 댐퍼(440)가 일체로 형성되는 커플러(400)를 장착하면 전동식 파워 스티어링 장치의 웜 샤프트와 모터 샤프트의 결합구조(100)의 조립은 완료된다.
이때, 상기 댐퍼(440)는 커플러 몸체(420)를 기준으로 양측에 직선형태로 돌출형성되고, 양측에는 간격을 두고 측면 밀착돌기(442)가 형성되며, 전·후방에는 샤프트 밀착돌기(444)가 형성된다.
여기서, 상기 전동식 파워 스티어링 장치의 웜 샤프트와 모터 샤프트의 결합구조의 조립순서는 상기와 다르게 이루어질 수 있음을 밝힌다.
이와 같은 상태에서 상기 전동식 파워 스티어링 장치의 웜 샤프트와 모터 샤프트의 결합구조(100)에 따른 모터 샤프트(300)의 회전동력을 웜 샤프트(200)에 전달하게 될 경우에는, 상기 웜 샤프트(200)와 모터 샤프트(300)의 사이에 형성된 커플러(400)를 통해 안정적으로 회전동력을 전달할 수 있게 된다.
이상의 설명은 본 발명의 기술적 사상을 예시적으로 설명한 것에 불과한 것으로서, 본 발명이 속하는 기술 분야에서 통상의 지식을 가진 자라면, 본 발명의 본질적 특성을 벗어나지 않는 범위에서 다양한 수정 및 변형이 가능하다.
따라서, 본 발명에 표현된 실시예들은 본 발명의 기술적 사상을 한정하는 것이 아니라, 설명하기 위한 것이고, 이러한 실시예에 의하여 본 발명의 권리범위가 한정되는 것은 아니다. 본 발명의 보호 범위는 아래의 청구범위에 의하여 해석되어야 하고, 그와 동등하거나, 균등한 범위 내에 있는 모든 기술적 사상은 본 발명의 권리범위에 포함되는 것으로 해석되어야 할 것이다.
100 : 전동식 파워 스티어링 장치의 웜 샤프트와 모터 샤프트의 결합구조
200 : 웜 샤프트 220 : 웜기어
240 : 웜 결합홈 260 : 웜 결합돌기
262 : 밀착부 264 : 스토퍼부
300 : 모터 샤프트 320 : 모터 결합돌기
322 : 밀착부 324 : 스토퍼부
340 : 모터 결합홈 400 : 커플러
420 : 커플러 몸체 440 : 댐퍼
442 : 측면 밀착돌기 444 : 샤프트 밀착돌기

Claims (7)

  1. 윔기어(220)가 외주면을 따라 형성되고 끝단에는 원주 둘레를 따라 웜 결합홈(240)과 웜 결합돌기(260)가 교번 형성되는 웜 샤프트(200);
    일단이 모터축과 연결되며, 타단에는 상기 웜 샤프트(200)와 결합되어 회전력을 전달하도록 원주 둘레를 따라 모터 결합돌기(320)와 모터 결합홈(340)이 교번 형성되는 모터 샤프트(300); 및
    상기 웜 샤프트(200)와 모터 샤프트(300)의 사이에 장착되고, 중공형상의 커플러 몸체(420)와 상기 커플러 몸체(420)의 외주면에 간격을 두고 형성되는 복수개의 댐퍼(440)가 일체로 형성되는 커플러(400);를 포함하여 이루어지며,
    상기 웜 샤프트(200)와 모터 샤프트(300)는 상기 모터축의 회전시 상기 댐퍼(440)의 눌림이 방지되도록 일정 각도 이상 회전량이 제한되는 것을 특징으로 하는 전동식 파워 스티어링 장치의 웜 샤프트와 모터 샤프트의 결합구조.
  2. 청구항 1에 있어서,
    상기 웜 결합돌기(260)와 모터 결합돌기(320)에는 댐퍼(440)의 눌림을 방지할 수 있도록 스토퍼부(264, 324)가 형성되는 것을 특징으로 하는 전동식 파워 스티어링 장치의 웜 샤프트와 모터 샤프트의 결합구조.
  3. 청구항 1에 있어서,
    상기 커플러(400)의 댐퍼(440)는 상기 웜 샤프트(200)의 웜 결합홈(240) 및 상기 모터 샤프트(300)의 모터 결합홈(340)에 안착되어 배치되며,
    상기 웜 샤프트(200)의 웜 결합돌기(260) 및 상기 모터 샤프트(300)의 모터 결합돌기(320)는 상기 복수개의 댐퍼(440) 사이에 배치되는 것을 특징으로 하는 전동식 파워 스티어링 장치의 웜 샤프트와 모터 샤프트의 결합구조.
  4. 청구항 1에 있어서,
    상기 커플러 몸체(420)는 링 형상으로 형성되며,
    상기 댐퍼(440)는 커플러 몸체(420)의 폭보다 길도록 양측으로 돌출형성되는 것을 특징으로 하는 전동식 파워 스티어링 장치의 웜 샤프트와 모터 샤프트의 결합구조.
  5. 청구항 4에 있어서,
    상기 댐퍼(440)의 양측면에는 상기 웜 샤프트(200)의 웜 결합돌기(260) 및 상기 모터 샤프트(300)의 모터 결합돌기(320)와 맞닿도록 측면 밀착돌기(442)가 형성되는 것을 특징으로 하는 전동식 파워 스티어링 장치의 웜 샤프트와 모터 샤프트의 결합구조.
  6. 청구항 5에 있어서,
    상기 댐퍼(440)의 길이방향 양끝단에는 샤프트 밀착돌기(444)가 형성되는 것을 특징으로 하는 전동식 파워 스티어링 장치의 웜 샤프트와 모터 샤프트의 결합구조.
  7. 청구항 1에 있어서,
    상기 커플러(400)는 탄성재질로 이루어진 것을 특징으로 하는 전동식 파워 스티어링 장치의 웜 샤프트와 모터 샤프트의 결합구조.
KR1020170111459A 2017-08-31 2017-08-31 전동식 파워 스티어링 장치의 웜 샤프트와 모터 샤프트의 결합구조 KR102146410B1 (ko)

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