KR20190029208A - 전동식 조향장치의 웜휠 및 이의 제조 방법 - Google Patents

전동식 조향장치의 웜휠 및 이의 제조 방법 Download PDF

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KR20190029208A KR1020170116494A KR20170116494A KR20190029208A KR 20190029208 A KR20190029208 A KR 20190029208A KR 1020170116494 A KR1020170116494 A KR 1020170116494A KR 20170116494 A KR20170116494 A KR 20170116494A KR 20190029208 A KR20190029208 A KR 20190029208A
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Abstract

전동식 조향장치의 웜휠 및 이의 제조 방법이 제공된다. 본 발명의 실시예에 따른 전동식 조향장치의 웜휠은 조향축이 삽입되는 중공 형상의 허브; 외주면에 구비되어 웜의 웜기어와 치합되는 기어, 내주면에 중심측을 향하여 일정길이로 연장 형성되는 판 형상의 지지부, 및 지지부의 적어도 일면에 돌출 형성되는 돌기부를 포함하는 기어부; 및 지지부의 적어도 일면에 안착되고 돌기부에 결합되는 보스부;를 포함한다.

Description

전동식 조향장치의 웜휠 및 이의 제조 방법{WORM WHEEL FOR ELECTRIC POWER STEERING APPARATUS AND METHOD FOR MANUFACTURING THE SAME}
본 발명은 전동식 조향장치의 감속기어에 관한 것으로, 특히, 웜휠의 결합 구조를 강건화하고 성형 공정을 간소화시킬 수 있는 전동식 조향장치의 웜휠 및 이의 제조 방법에 관한 것이다.
일반적으로, 모터에 의해 조타력을 조절하는 전동식 동력 보조 조향장치는 차속 센서 및 조향 토크 센서 등과 같은 각종 센서에서 감지된 차량의 운행 조건에 따라 전자 제어 장치에서 모터를 구동하고, 모터에서 발생한 토크가 감속기어를 거쳐 조향컬럼 또는 피니언에 전달됨으로써 조향컬럼 및 피니언에 연결된 조향휠을 조작하는 운전자의 조타력을 돕기 위한 장치이다.
이러한 전동식 동력 보조 조향장치는 주로 운전석의 조향휠과 차량 하부의 기어박스를 연결하는 조향축을 차체에 고정하기 위한 조향컬럼 부위, 또는 랙바와 결합되는 피니언이 내장된 기어박스 부위 등에 모터를 구비한 감속기어를 설치하고, 운전자가 조작하는 조향휠의 회전력이 모터와 감속기어에 의해서 랙바에 전달될 수 있다.
여기서, 감속기어는 웜과 웜휠을 포함하며, 웜휠은 보스부의 형태에 따라 직선형 리브와 웹형(Web)형 리브를 갖는다. 그러나, 이러한 형태의 웜휠은 허브와 보스부 접합부의 응력이 높아 결합구조가 취약하다.
KR 10-0828865 B
상기와 같은 종래 기술의 문제점을 해결하기 위해, 본 발명의 일 실시예는 기어와 보스부를 결합하는 스토퍼 구조를 구비함으로써 보다 강건한 결합 특성을 구현할 수 있는 전동식 조향장치의 웜휠 및 이의 제조 방법을 제공하고자 한다.
위와 같은 과제를 해결하기 위한 본 발명의 일 측면에 따르면, 조향축이 삽입되는 중공 형상의 허브; 외주면에 구비되어 웜의 웜기어와 치합되는 기어, 내주면에 중심측을 향하여 일정길이로 연장 형성되는 판 형상의 지지부, 및 상기 지지부의 적어도 일면에 돌출 형성되는 돌기부를 포함하는 기어부; 및 상기 지지부의 적어도 일면에 안착되고 상기 돌기부에 결합되는 보스부;를 포함하는 전동식 조향장치의 웜휠이 제공된다.
일 실시예에서, 상기 돌기부는 상기 지지부 상에서 일정 간격으로 이격된 위치에 구비될 수 있다.
일 실시예에서, 상기 돌기부는 상기 기어부의 사출금형의 게이트에 대응될 수 있다.
일 실시예에서, 상기 보스부는 상기 보스부의 외주면을 따라 그 중앙부에 일정 간격의 공간을 형성하는 이격부가 구비되고, 상기 이격부에는 상기 지지부가 배치될 수 있다.
일 실시예에서, 상기 보스부는 상기 이격부의 내측에서 그 내주면과 그 외주면을 연결하는 판 형상의 분리판이 구비될 수 있다.
일 실시예에서, 상기 보스부는 그 내주면과 그 외주면을 연결하는 X자 형상의 복수 개의 리브가 구비될 수 있다.
일 실시예에서, 상기 보스부는 상기 돌기부가 결합되는 관통구가 상기 리브의 사이에 구비될 수 있다.
본 발명의 다른 측면에 따르면, 금형에 수지 용융물을 인젝션하여 외주면에 기어가 구비되고, 내주면에 중심측을 향하여 일정길이로 연장 형성되는 판 형상의 지지부가 구비되며, 상기 지지부의 적어도 일면에 돌출 형성되는 돌기부가 구비되는 기어부를 형성하는 단계; 및 상기 기어부의 중심에 허브를 인서트시켜 금형에 고정하고, 상기 허브의 외주측과 상기 기어부의 내주측 사이에 수지 용융물을 인젝션하여 상기 지지부의 적어도 일면에 안착되고 상기 돌기부에 결합되도록 보스부를 형성하는 단계;를 포함하는 전동식 조향장치의 웜휠의 제조방법이 제공된다.
일 실시예에서, 상기 기어부를 형성하는 단계는 상기 금형의 게이트에 의해 상기 돌기부를 형성할 수 있다.
본 발명의 일 실시예에 따른 전동식 조향장치의 웜휠 및 이의 제조 방법은 기어부에 결합용 돌기부를 구비하고 보스부에 돌기부가 결합되는 관통구를 구비함으로써 치부와 보스부의 변형량을 감소시킬 수 있고, 허브와 보스부의 접합 영역에 응력을 감소시킬 수 있음으로, 보다 강건한 결합 특성을 구현할 수 있다.
또한, 본 발명은 기어부에 구비되는 스토퍼 기능을 갖는 돌기부를 사출성형시 게이트로 사용함으로써, 기어부의 사출성형 후 게이트 제거를 위한 공정을 생략할 수 있으므로 제조 공정을 간략화할 수 있다.
도 1은 본 발명의 실시예에 따른 전동식 조향장치의 웜휠을 구비한 감속기어의 개략적 구성도이다.
도 2는 본 발명의 실시예에 따른 전동식 조향장치의 웜휠의 정면도이다.
도 3은 도 2의 단면도이다.
도 4는 도 2에서 기어부의 사시도이다.
도 5는 도 2에서 보스부의 사시도이다.
이하, 첨부한 도면을 참고로 하여 본 발명의 실시예에 대하여 본 발명이 속하는 기술분야에서 통상의 지식을 가진 자가 용이하게 실시할 수 있도록 상세히 설명한다. 본 발명은 여러 가지 상이한 형태로 구현될 수 있으며 여기에서 설명하는 실시예에 한정되지 않는다. 도면에서 본 발명을 명확하게 설명하기 위해서 설명과 관계없는 부분은 생략하였으며, 명세서 전체를 통하여 동일 또는 유사한 구성요소에 대해서는 동일한 참조부호를 붙였다.
이하에서는 도면을 참조하여 본 발명의 실시예에 따른 전동식 조향장치의 웜휠을 보다 상세히 설명하도록 한다. 도 1은 본 발명의 실시예에 따른 전동식 조향장치의 웜휠을 구비한 감속기어의 개략적 구성도이다.
도 1을 참조하면, 본 발명의 일 실시예에 따른 전동식 조향장치의 웜휠(100)을 구비한 감속기어(10)는 중간부에 웜(12)이 형성된 강(鋼)과 같은 금속 재질의 웜축(13)이 구비되고, 웜축(13)의 양단에는 웜베어링(14)이 각각 설치되어 웜축(13)을 지지하며, 웜축(13)과 모터축(15)이 연결되어 모터(11)의 구동에 의해 웜축(13)이 회전하는 구조로 되어 있다.
감속기어로서 웜축(13)의 중간부에 형성된 웜(12)과 치합될 수 있도록 웜(12)의 외경 일측에는 예컨대 수지 조성물로 된 웜휠(100)이 구비되며, 웜휠(100)은 운전자가 조작하는 조향휠(미도시)의 회전력을 전달하는 조향축(17)에 장착되어, 모터(11)의 구동에 의한 웜축(13)의 회전력이 조향축(17)에 전달되게 된다. 웜기어 방식으로 치합되는 이들 웜휠(100)과 웜축(13)은 외부로부터의 보호를 위해 하우징(16)의 내부에 장착되어 있다.
차량의 운행 조건에 따라 차량에 구비된 전자 제어 장치(미도시)가 모터(11)의 구동을 제어하고 모터(11)의 구동에 의한 웜축(13)의 회전력이 운전자가 조작하는 조향휠의 회전력에 부가되어 조향축(17)에 전달됨으로써 운전자의 조향 운전 상태를 부드럽고 안정적으로 유지할 수 있게 된다.
여기서, 상기와 같은 감속기어(10)의 웜휠(100)은 모터의 회전수를 감속하여 조향축에 전달하는 역할을 하는 것으로, 전술한 바와 같이 수지 조성물로 된 기어와 금속 재질로 된 기어가 쌍으로 구성될 수 있으며, 좀 더 구체적으로는 웜휠(100)은 스틸 인서트(steel insert)에 수지 조성물로 형성된 플라스틱층으로 구성된 기어를 갖는 이형재질로 이루어진다.
이하, 도 2 내지 도 5를 참조하여 본 발명의 실시예에 따른 전동식 조향장치의 웜휠(100)을 더 구체적으로 설명한다.
도 2는 본 발명의 실시예에 따른 전동식 조향장치의 웜휠의 정면도이고, 도 3은 도 2의 단면도이며, 도 4는 도 2에서 기어부의 사시도이고, 도 5는 도 2에서 보스부의 사시도이다.
도 2를 참조하면, 웜휠(100)은 중심부가 조향축(17)과 결합되고 외주면은 웜(12)의 웜기어와 결합되어 조향 보조력을 제공하는 것으로 기어부(110), 보스부(120) 및 허브(130)를 포함한다.
도 4를 참조하면, 기어부(110)는 내측에 중공을 가지며, 기어(112), 지지부(114) 및 돌기부(116)를 포함한다.
기어(112)는 기어부(110)의 외주면을 따라 구비되며 웜(12)의 웜기어와 치합될 수 있다.
지지부(114)는 기어부(110)의 내주면에서 중심측을 향하여 일정길이로 연장 형성될 수 있다. 이러한 지지부(114)는 일정 두께를 갖는 판 형상으로 이루어질 수 있다. 즉, 지지부(114)는 기어(112)의 두께 방향으로 대략 중앙부에 대응하여 기어부(110)의 내측으로 연장 형성될 수 있다.
돌기부(116)는 지지부(114)의 적어도 일면에 돌출 형성될 수 있다. 여기서, 돌기부(116)는 강건한 결합 구조를 위해 복수 개가 구비되고, 지지부(114) 상에서 일정 간격 이격된 위치에 구비될 수 있다.
즉, 돌기부(116)는 기어부(110)의 중심점으로부터 일정한 각도로 분할되는 위치에 구비될 수 있다. 일례로, 돌기부(116)는 도 4에 도시된 바와 같이, 지지부(114)의 일면에서 중공의 내주를 따라 등각도로 4개가 구비될 수 있다. 이때, 돌기부(116)는 지지부(114)의 타면에 동일한 위치에도 구비될 수 있다.
여기서, 돌기부(116)는 기어부(110)의 사출금형의 게이트에 대응될 수 있다. 즉, 기어부(110)는 금형을 이용하여 사출성형되는데, 이때, 기어부(110)를 성형하기 위한 수지 용융액이 투입되는 금형의 게이트에 의해 돌기부(116)가 형성될 수 있다.
이와 같이, 사출성형시 수반되는 금형의 게이트를 돌기부(116)에 대응하도록 구비함으로써, 사출성형시 금형의 게이트에 대응하는 게이트 잔유물을 제거할 필요가 없고, 따라서, 게이트 제거 공정을 생략할 수 있다.
이와 같은 돌기부(116)는 도 3에 도시된 바와 같이 기어부(110)와 보스부(120)의 스토퍼 기능을 수행함으로써, 종래의 직선형 리브 또는 웹형 리브를 구비한 웜휠에 비하여 회전 방향에 대한 이탈 억제 효과가 증가할 수 있으므로 외력에 대한 기어부(110)와 보스부(120)의 변형량을 감소시킬 수 있다.
보스부(120)는 기어부(110)의 지지부(114)의 양측면에 안착되고 돌기부(116)에 결합될 수 있다. 여기서, 보스부(120)는 도 5에 도시된 바와 같이, 그 외주면(123)을 따라 중앙부에 일정 간격의 공간을 형성하는 이격부(124)가 구비될 수 있다. 즉, 보스부(120)는 그 외주면(123)이 이격부(124)에 의해 두 부분으로 분할될 수 있다.
이때, 이격부(124)에는 지지부(114)가 배치되고, 따라서, 2개로 분할된 외주면(123)은 지지부(114)의 양측면에 각각 안착될 수 있다. 여기서, 기어부(110)와 보스부(120) 사이에는 외측튜브(122)가 구비될 수 있다. 이때, 외측튜브(122)는 보스부(120)의 외주면을 둘러싸도록 구비될 수 있다.
이와 같이 보스부(120)의 외주부의 일부가 지지부(114)에 안착됨으로써, 허브(130)에 대하여 방사상으로 지지력을 제공하여 응력을 분산시킬 수 있고, 따라서, 종래의 직선형 리브 또는 웹형 리브를 구비한 웜휠에 비하여 허브(130)와 보스부(120) 사이의 접합부에 걸리는 응력을 감소시킬 수 있다.
또한, 보스부(120)는 이격부(124)의 내측에서 그 내주면과 그 외주면을 연결하는 판 형상의 분리판(126)이 구비될 수 있다.
또한, 보스부(120)는 그 내주면과 외주면을 연결하는 대략 "X"자 형상의 복수 개의 리브(125)가 구비될 수 있다. 이러한 리브(125)는 분리판(126) 상에 구비되며 분리판(126)과 일체로 구비될 수 있다. 이에 의해 허브(130)와 결합된 조향축(17)의 회전시 발생하는 비틀림 하중을 보다 견고하게 지탱하여 변형과 파손이 발생되지 않게 된다.
또한, 보스부(120)는 리브(125) 사이에 돌기부(116)가 결합되는 관통구(127)가 구비될 수 있다. 여기서, 보스부(120)는 기어부(110)의 돌기부(116)에 대응하는 위치에 돌기부(116)의 형상과 실질적으로 동일한 형상의 관통구(127)가 구비될 수 있다. 이때, 관통구(127)는 분리판(126)을 관통하여 형성될 수 있고, 그 형상에 대응하는 측벽이 리브(125) 사이에 구비될 수 있다.
허브(130)는 링 형상을 가지며 그 중앙부에 조향축(17)이 삽입되는 중공이 구비될 수 있다. 여기서, 보스부(120)와 허브(130) 사이에는 내측튜브(121)가 구비될 수 있다. 이때, 내측튜브(121)는 허브(130)의 외주면을 둘러싸도록 구비될 수 있다.
한편, 이와 같은 전동식 조향장치의 웜휠(100)의 제조 방법은 금형에 수지 용융물을 인젝션하여 기어부(110)를 형성하는 단계; 및 기어부(110)의 중심에 허브(130)를 인서트시켜 금형에 고정하고, 허브(130)의 외주측과 기어부(110)의 내주측 사이에 수지 용융물을 인젝션하여 보스부(120)를 형성하는 단계;를 포함한다.
먼저, 도 4에 도시된 바와 같이, 기어(112), 지지부(114) 및 돌기부(116)가 형성된 금형에 수지 용융물을 인젝션하여 기어부(110)를 형성한다.
여기서, 기어부(110)는 외주면에 기어(112)가 구비되고, 내주면에 중심측을 향하여 일정길이로 연장 형성되는 판 형상의 지지부(114)가 구비되며, 지지부(114)의 적어도 일면에 돌출 형성되는 돌기부(116)가 구비될 수 있다. 즉, 상기 금형은 기어부(110)가 상기와 같은 형상을 갖도록 형성될 수 있다.
이때, 수지 융융물을 금형에 인젝션하기 위한 금형의 게이트는 돌기부(116)에 대응한다. 즉, 금형의 게이트에 의해 돌기부(116)를 형성한다. 따라서, 기어부(110)를 형성하는 단계에서 금형의 게이트를 제거하기 위한 선삭 가공 단계를 생략할 수 있다.
기어부(110)가 완성되면 도 2에 도시된 것처럼 기어부(110)의 중심에 허브(130)를 인서트시켜 금형에 고정하고, 허브(130)의 외주측과 기어부(110)의 내주측 사이에 수지 용융물을 인젝션하여 보스부(120)를 형성한다.
여기서, 보스부(120)는 외주면(123)의 중앙에 형성된 이격부(124)에 지지부(114)가 배치되고, 두 부분으로 분할된 외주면(123)이 지지부(114)의 적어도 일면에 안착되고 돌기부(116)에 결합될 수 있다.
또한, 보스부(120)는 이격부(124)의 내측에서 그 내주면과 그 외주면을 연결하는 판 형상의 분리판(126)이 구비되며, 분리판(126) 상에는 보스부(120)의 내주면과 외주면을 연결하는 X자 형상의 복수 개의 리브(125)가 구비될 수 있다.
이때, 복수 개의 리브(125) 사이에는 기어부(120)의 돌기부(116)가 결합되는 관통구(127)가 구비될 수 있다. 여기서, 관통구(127)는 그 형상에 대응하는 측벽이 리브(125) 사이에 구비될 수 있다.
즉, 상기 금형은 보스부(120)가 상기와 같은 형상을 갖도록 형성될 수 있다.
이에 의해, 도 2에 도시된 것처럼 기어부(110), 보스부(120), 허브(130), 내측튜브(121) 및 외측튜브(122) 등이 구비된 웜휠(100)을 완성한다.
이와 같은 본 발명에 의하면, 웜휠(100)은 치부와 보스부의 변형량을 감소시킬 수 있고, 허브와 보스부의 접합 영역에 응력을 감소시킬 수 있음으로, 보다 강건한 결합 특성을 구현할 수 있고, 기어부의 사출성형 후 게이트 제거를 위한 공정을 생략할 수 있으므로 제조 공정을 간략화할 수 있다.
이상에서 본 발명의 일 실시예에 대하여 설명하였으나, 본 발명의 사상은 본 명세서에 제시되는 실시 예에 제한되지 아니하며, 본 발명의 사상을 이해하는 당업자는 동일한 사상의 범위 내에서, 구성요소의 부가, 변경, 삭제, 추가 등에 의해서 다른 실시 예를 용이하게 제안할 수 있을 것이나, 이 또한 본 발명의 사상범위 내에 든다고 할 것이다.
100 : 웜휠 110 : 기어부
112 : 기어 114 : 지지부
116 : 돌기부 120 : 보스부
121 : 내측튜브 122 : 외측튜브
123 : 외주면 124 : 이격부
125 : 리브 126 : 분리판
127 : 관통구 130: 허브

Claims (9)

  1. 조향축이 삽입되는 중공 형상의 허브;
    외주면에 구비되어 웜의 웜기어와 치합되는 기어, 내주면에 중심측을 향하여 일정길이로 연장 형성되는 판 형상의 지지부, 및 상기 지지부의 적어도 일면에 돌출 형성되는 돌기부를 포함하는 기어부; 및
    상기 지지부의 적어도 일면에 안착되고 상기 돌기부에 결합되는 보스부;
    를 포함하는 전동식 조향장치의 웜휠.
  2. 제1항에 있어서,
    상기 돌기부는 복수 개가 구비되고, 상기 지지부 상에서 일정 간격 이격된 위치에 구비되는 전동식 조향장치의 웜휠.
  3. 제1항에 있어서,
    상기 돌기부는 상기 기어부의 사출금형의 게이트에 대응되는 전동식 조향장치의 웜휠.
  4. 제1항에 있어서,
    상기 보스부는 상기 보스부의 외주면을 따라 그 중앙부에 일정 간격의 공간을 형성하는 이격부가 구비되고, 상기 이격부에는 상기 지지부가 배치되는 전동식 조향장치의 웜휠.
  5. 제4항에 있어서,
    상기 보스부는 상기 이격부의 내측에서 그 내주면과 그 외주면을 연결하는 판 형상의 분리판이 구비되는 전동식 조향장치의 웜휠.
  6. 제1항에 있어서,
    상기 보스부는 그 내주면과 그 외주면을 연결하는 X자 형상의 복수 개의 리브가 구비되는 전동식 조향장치의 웜휠.
  7. 제6항에 있어서,
    상기 보스부는 상기 돌기부가 결합되는 관통구가 상기 리브의 사이에 구비되는 전동식 조향장치의 웜휠.
  8. 금형에 수지 용융물을 인젝션하여 외주면에 기어가 구비되고, 내주면에 중심측을 향하여 일정길이로 연장 형성되는 판 형상의 지지부가 구비되며, 상기 지지부의 적어도 일면에 돌출 형성되는 돌기부가 구비되는 기어부를 형성하는 단계; 및
    상기 기어부의 중심에 허브를 인서트시켜 금형에 고정하고, 상기 허브의 외주측과 상기 기어부의 내주측 사이에 수지 용융물을 인젝션하여 상기 지지부의 적어도 일면에 안착되고 상기 돌기부에 결합되도록 보스부를 형성하는 단계;
    를 포함하는 전동식 조향장치의 웜휠의 제조방법.
  9. 제8항에 있어서,
    상기 기어부를 형성하는 단계는 상기 금형의 게이트에 의해 상기 돌기부를 형성하는 전동식 조향장치의 웜휠의 제조방법.
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* Cited by examiner, † Cited by third party
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US20050223831A1 (en) * 2004-01-19 2005-10-13 Stephan Oberle Motor vehicle gear arrangement for a power assist gearing in a motor vehicle, as well as a flange and method of fabricating a motor-vehicle gear arrangement of this type
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