KR101080494B1 - 브러시형 직류 모터 및 이를 구비한 전동식 조향장치 - Google Patents

브러시형 직류 모터 및 이를 구비한 전동식 조향장치 Download PDF

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Abstract

본 발명은 브러시형 직류 모터 및 이를 구비한 전동식 조향장치에 관한 것이다.
본 발명은 브러시형 직류 모터에 있어서, 요크와 결합되며 베어링에 의해 모터축을 지지하는 모터커버가 정류자에 전류를 공급하는 브러시를 지지하는 브러시 홀더부 및 장착 플랜지와 다수개의 리브가 형성되어 있는 시트 플레이트부와 일체로 플라스틱 사출 성형되는 것을 특징으로 하는 브러시형 직류 모터를 제공한다.
또한, 본 발명은 상기 브러시형 직류 모터가 구비된 전동식 조향장치를 제공한다.
본 발명에 의하면 브러시 홀더부 및 시트 플레이트부와 일체로 형성된 플라스틱 재질의 모터커버를 모터에 조립함으로써 종래 모터커버와 연결되는 금속 재질의 기어 박스 하우징과의 금속 접촉에 의한 노이즈와 진동을 저감시키면서 작업 공정을 단축시킬 수 있고, 일체형 모터커버가 요크와 압입 결합되는 구조를 구비함으로써 조립성과 제조원가를 개선할 수 있게 된다.
전동식 조향장치, 브러시형 직류 모터, 모터커버, 브러시 홀더, 시트 플레이트

Description

브러시형 직류 모터 및 이를 구비한 전동식 조향장치{Brush Type DC Motor and Power Steering Apparatus Having The Same}
본 발명은 브러시형 직류 모터 및 이를 구비한 전동식 조향장치에 관한 것이다. 더욱 상세하게는 모터커버와 연결되는 금속 재질의 기어 박스 하우징과의 금속 접촉에 의한 노이즈와 진동을 저감할 수 있고, 브러시 홀더부 및 시트 플레이트부와 일체로 형성되는 모터커버가 요크와 압입 결합 되는 구조를 구비함으로써 조립성과 제조원가를 개선할 수 있는 브러시형 직류 모터 및 이를 구비한 전동식 조향장치에 관한 것이다.
일반적으로 차량에 사용되는 전동식 조향장치는 조향휠의 회전을 감지하여 랙 혹은 조향축에 설치되어 회전 운동을 도와주는 모터를 가동시켜 조향장치가 원활하게 작동되도록 하는 구조를 가지며, 이러한 전동식 조향장치는 크게 랙 구동형(R-EPS)과 조향축 구동형(C-EPS)이 있다.
도 1은 종래 조향축 구동형 전동식 조향장치의 구성도이고, 도 2는 종래 랙 구동형 전동식 조향장치의 구성도이다.
도 1에 도시된 바와 같이 조향축 구동형 전동식 조향장치(100)는 조향 휠(102)로부터 양측 바퀴(126)까지 이어지는 조향 계통(130) 및 조향 계통(130)에 조향 보조 동력을 제공하는 보조 동력 기구(140)를 포함하여 구성된다.
조향 계통(130)은 일측이 조향휠(102)에 연결되어 조향휠(102)과 함께 회전하고 타측은 한 쌍의 유니버설 조인트(104)를 매개로 피니언축(108)에 연결되는 조향축(106)을 포함하여 구성된다. 또한, 피니언축(108)은 랙-피니언 기구부(110)를 통해 랙바(112)에 연결되고, 랙바(112)의 양단은 타이로드(122)와 너클암(124)을 통해 차량의 바퀴(126)에 연결된다.
보조 동력 기구(140)는 운전자가 조향휠(102)에 가하는 토크를 감지하고 감지된 토크에 비례하는 전기 신호를 출력하는 토크 센서(142), 토크 센서(142)로부터 전해지는 전기신호에 기초하여 제어 신호를 발생하는 전자 제어 장치(144), 전자 제어 장치(144)로부터 전해지는 제어 신호에 기초하여 보조 동력을 발생시키는 모터(146) 및 모터(146)에서 발생한 보조 동력을 조향축(106)에 전달하기 위하여 웜(152) 및 웜휠(156) 등으로 구성된 감속기(150)를 포함하여 구성된다.
따라서, 조향축 구동형 전동식 조향장치는 조향휠(102)의 회전에 의해 발생한 토크가 랙-피니언 기구부(110)를 거쳐서 랙바(112)에 전달되고, 발생된 토크에 따라 모터(146)에서 발생한 보조 동력이 감속기(150)를 통해 조향축(106)을 거쳐서 랙바(112)에 전달되도록 구성된다.
즉, 조향휠(102)의 회전에 의해 발생한 토크와 모터(146)에서 발생한 보조 동력이 합쳐져서 랙바(112)를 축 방향으로 운동하도록 하는 것이다.
도 2에 도시된 종래의 랙 구동형 전동식 조향장치(200)는 보조 동력 기구의 모터(146)에서 발생한 보조 동력이 벨트식 전동장치(210)를 통해 랙바(112)에 전달되는 것으로, 조향축 구동형에 비해서 보조 동력을 벨트식 전동장치로 랙바에 전달하는 것외에는 그 구성이 유사하므로 상세한 설명은 생략한다.
도 3a와 도 3b는 종래 브러시형 직류 모터의 모터커버와 시트 플레이트를 나타낸 사시도이고, 도 4는 종래 브러시형 직류 모터의 일부를 나타내는 단면도이다.
도 4에서 도시된 바와 같이 종래 전동식 조향장치에 보조 동력을 제공하는 브러시형 직류 모터는 모터축(460), 모터커버(310), 시트 플레이트(330), 정류자(435), 브러시(350), 브러시 홀더(360), 마그넷(415), 마그넷 스토퍼(425), 마그넷 슈(420), 요크(410) 등을 포함하여 구성된다.
또한, 도 3a와 도 3b에 도시된 바와 같이 종래에는 모터커버(310)와 시트 플레이트(330) 및 브러시 홀더(360)가 각각 따로 제조되어 결합되는 구조를 갖고 있는데, 브러시(350)를 지지하는 브러시 홀더(360)는 홀더 클립(361)을 이용하여 시트 플레이트(330)에 결합되고, 시트 플레이트(330)는 모터커버(310)의 내부면에 형성된 시트 플레이트 체결홀(313)에서 볼트(490)에 의해 체결되며, 모터커버(310)는 외주 방향에 형성된 플렌지의 요크 체결홀(315)에서 요크(410)와 볼트(490)에 의해 체결되는 구조로 되어 있다.
시트 플레이트(330)에는 브러시 홀더(360)와의 체결부(미도시)가 구비되어 있고, 모터커버(310)와의 체결을 위해 너트(333)가 삽입되어 있는 너트 체결 부시(340)가 결합되며, 모터 내부 부품과의 결합 내지는 강도 보완을 위한 다수의 리브(331)들이 형성되어 있다.
종래 브러시형 직류 모터의 모터커버(310)는 모터의 무게를 견디기 위해 알루미늄 재질을 사용한 다이 캐스팅 공법으로 제작되며, 감속기의 기어 하우징(480)과의 체결을 위한 하우징 체결홀(317)과, 모터의 요크(410)와의 체결을 위한 요크 체결홀(315)이 구비되어 있다.
모터커버(310)의 내부면에는 베어링(450)에 의해 지지되는 모터축 관통홀(311)과, 시트 플레이트(330)와의 체결을 위한 시트 플레이트 체결홀(313)이 형성되어 있고, 일측에는 브러시(350)와 연결되는 전선이 통과되는 그로멧 체결홈(325)이 구비되어 있다.
모터축 관통홀(311)을 통과한 모터축(460)은 커플러에 의해 감속기의 웜축(470)과 연결되고, 모터커버(310)는 하우징 체결홀(317)에서 감속기의 기어 하우징(480)과 볼트(490)에 의해 체결된다.
이러한 형상의 모터커버는 모터의 요크와 볼트로 결합된 후 다시 감속기의 기어 하우징과 볼트에 의해 체결되면서 모터 전체의 무게를 지탱하게 되므로, 변형과 파손을 방지하도록 일정 이상의 강도를 유지하기 위한 재질로 형성되어야 하였고, 요크 및 시트 플레이트와의 체결을 위한 구조와 형상을 구비하고 있어야 하였다.
또한, 시트 플레이트도 브러시를 지지하는 브러시 홀더 체결구조와, 모터커버와의 결합을 위해 너트가 삽입되는 체결부와, 모터의 내부 구성부품과의 결합 지지 내지는 강도 보완을 위해 복잡한 형상의 리브가 형성된 구조를 구비해야 하였다.
따라서, 모터의 하중을 지탱하기 위해 금속재질로 형성되는 모터커버와, 복잡한 리브 형상 등을 갖는 시트 플레이트 및 브러시 홀더를 각각 제조하여 결합한 후 감속기의 기어 하우징과 연결할 때 금속재질의 기어 하우징과 금속 재질의 모터커버가 서로 맞닿으며 결합하게 되어 모터 가동시 진동이나 소음에 취약할 수 밖에 없었고, 이들을 각각 제조하여 볼트로 조립함으로 인해 작업 공정이 많아져 제조 원가가 상승하였으며, 각 부품의 가공 정밀도와 조립 정밀도도 떨어지는 문제점이 있었다.
이러한 문제점을 해결하기 위해 본 발명은 모터커버를 브러시 홀더 및 시트 플레이트와 일체로 플라스틱 사출 성형하여 제작함으로써 종래 모터커버와 연결되는 금속 재질의 기어 박스 하우징과의 금속 접촉에 의한 노이즈와 진동을 저감시키면서 작업 공정을 단축시킬 수 있고, 일체형 모터커버가 요크와 압입 결합 되는 구조를 구비함으로써 조립성과 제조원가를 개선할 수 있는 브러시형 직류 모터 및 이를 구비한 전동식 조향장치를 제공하는데 그 목적이 있다.
이러한 목적을 달성하기 위하여 본 발명은 브러시형 직류 모터에 있어서, 요크와 결합되며 베어링에 의해 모터축을 지지하는 모터커버가, 정류자에 전류를 공급하는 브러시를 지지하는 브러시 홀더부; 및 장착 플랜지와 다수개의 리브가 형성되어 있는 시트 플레이트부와 일체로 플라스틱 사출 성형되는 것을 특징으로 하는 브러시형 직류 모터를 제공한다.
또한, 본 발명은 브러시형 직류 모터가 구비된 전동식 조향장치에 있어서, 요크와 결합되며 베어링에 의해 모터축을 지지하는 모터커버가, 정류자에 전류를 공급하는 브러시를 지지하는 브러시 홀더부; 및 장착 플랜지와 다수개의 리브가 형성되어 있는 시트 플레이트부와 일체로 플라스틱 사출 성형되는 것을 특징으로 하는 브러시형 직류 모터가 구비된 전동식 조향장치를 제공한다.
이하, 본 발명의 실시예를 첨부된 도면들을 참조하여 상세히 설명한다. 우선 각 도면의 구성요소들에 참조부호를 부가함에 있어서, 동일한 구성요소들에 대해서 는 비록 다른 도면상에 표시되더라도 가능한 한 동일한 부호를 가지도록 하고 있음에 유의해야 한다. 또한, 본 발명을 설명함에 있어, 관련된 공지 구성 또는 기능에 대한 구체적인 설명이 본 발명의 요지를 흐릴 수 있다고 판단되는 경우에는 그 상세한 설명을 생략한다.
도 5는 본 발명에 의한 일체로 형성된 모터커버를 나타내는 사시도이고, 도 6은 본 발명에 의한 브러시형 직류 모터의 일부를 나타내는 단면도이다.
도 6에 도시된 바와 같이 본 발명에 의한 브러시형 직류 모터는 일정 두께를 가지며 등분된 원관 형상으로 N극과 S극이 동일한 갯수로 이루어진 마그넷(415); 마그넷의 파손시 모터 내부로 유입되는 것을 방지하며 마그넷이 마그넷 스토퍼에 장착되는 플렌지가 형성되어 있는 원판 형상의 마그넷 슈(420); 마그넷 슈의 플렌지가 안착되는 마그넷 스토퍼(425); 모터축(460); 모터축을 지지하는 베어링(450); 회전에 필요한 토크를 발생시키기 위해 전류를 단속하는 정류자(435); 정류자에 전류를 공급하는 브러시(350); 모터를 감싸는 요크(610); 브러시를 지지하는 브러시 홀더부(550) 및 장착 플랜지(530)와 다수개의 리브(520)들이 형성되어 있는 시트 플레이트부(525)와 일체로 형성되어 요크와 연결되는 모터커버(510);를 포함하여 구성된다.
여기서 본 발명에 의한 브러시형 직류 모터의 모터커버(510)는 도 5에 도시된 바와 같이 브러시 홀더부(550) 및 시트 플레이트부(525)와 일체로 형성되어 있는데, 브러시 홀더부(550)와 시트 플레이트부(525)는 각각 종래의 브러시 홀더(도 3b의 360 참조), 시트 플레이트(도 3b의 330 참조)와 그 형상 및 구조가 동일하므 로 이하 그 설명을 생략하기로 한다.
본 발명에 의한 모터커버(510)의 내부면에는 브러시(350)가 장착되도록 브러시 삽입구(540)가 뚫려있는 브러시 홀더부(550)와, 요크(610)와 조립시 모터의 요크(610) 내면과 밀착되는 장착 플랜지(530), 모터의 내부 부품과의 결합 내지는 강도 보완을 위한 다수의 리브(520) 등으로 구성되는 시트 플레이트부(525)가 일체로 플라스틱 사출 성형되어 제작된다.
그리고, 외주 방향에 형성된 체결 플랜지(570)에는 감속기의 기어박스 하우징(480)과의 체결을 위한 하우징 체결홀(560)이 일체로 형성되어 있다.
이렇게 일체로 형성되는 모터커버(510)는 감속기 기어박스 하우징(480)과의 결합시 노이즈 및 진동 댐핑을 감안하여 플라스틱으로 사출 성형되는데, 종래 감속기의 기어박스 하우징(480)과 모터커버의 결합시 모터커버와 기어박스 하우징이 직접 결합됨에 비하여, 본 발명에 의한 모터는 모터커버(510)가 요크(610)에 압입되어 조립된 후 요크(610)까지 기어박스 하우징(480)에 볼트(490)에 의해 체결되는 구조로 되어 있다.
또한, 본 발명에 의해 시트 플레이트부(525)와 브러시 홀더부(550)가 일체로 형성된 모터커버(510)에는 요크(610)에 압입 결합될 수 있도록, 장착 플랜지(530)로부터 연장되어 형성되는 수개로 분리된 압입 플랜지(515)가 형성되어 있고, 이 압입 플랜지(515)와 결합되도록 모터의 요크(610)에는 요홈 형상의 결합홈(615)이 형성되어 있다.
즉, 압입 플랜지(515)는 요크 내부면과 밀착되는 장착 플랜지(530)로부터 모 터축 방향으로 연장된 플랜지 형상으로 형성되는데, 압입 플랜지(515)의 끝단에는 요크의 결합홈(615)에 삽입되도록 돌출된 형상의 보스(517)가 구비되어 있어서, 모터커버(510)와 요크(610)가 결합된 후 쉽게 분리되지 않도록 형성된다.
이러한 압입 플랜지(515)는 모터커버(510)와 요크(610)와의 조립시 쉽게 탄성 변형되면서 조립될 수 있도록 작은 폭의 플랜지 형태로 수개로 분리되어 형성되어 있으며, 압입 플랜지(515)의 끝단에 형성된 보스(517)가 이에 대향되도록 형성된 요크의 결합홈(615)에 삽입되면서 모터커버(510)와 요크(610)와의 초기 조립 위치를 정해주는 역할도 수행하게 되는 것이다.
다만, 본 발명의 상세한 설명과 도면에 있어서 압입 플랜지와 결합홈이 각각 한개가 구비된 것으로 도시하고 설명하였으나, 반드시 이에 한정되는 것은 아니며 경우에 따라서는 모터커버와 요크의 제조 공정이나 조립의 편의성 등을 고려하여 한개 이상 구비되어 형성될 수 있을 것이다.
이와 같은 구조와 형상을 갖는 본 발명에 의하면, 모터의 무게를 모터커버가 지탱하지 않고 요크가 지탱하며 감속기의 기어박스 하우징과 조립되게 됨으로써, 모터커버를 금속재질이 아닌 플라스틱 재질로 형성하여도 모터커버에 큰 하중이 걸리지 않게 되는 효과가 있고, 종래 모터축과 연결되는 금속 재질의 기어 박스 하우징과의 금속 접촉에 의한 노이즈와 진동을 저감시키면서 작업 공정을 단축시킬 수 있으며, 일체형 모터커버가 요크와 압입 결합되는 구조를 구비함으로써 조립성과 제조원가를 개선하는 효과가 있게 된다.
이상의 설명은 본 발명을 예시적으로 설명한 것에 불과한 것으로, 본 발명이 속하는 기술분야에서 통상의 지식을 가지는 자라면 본 발명의 본질적인 특성에서 벗어나지 않는 범위에서 다양한 수정 및 변형이 가능할 것이다. 따라서, 본 명세서에 개시된 실시예는 본 발명을 한정하기 위한 것이 아니라 설명하기 위한 것이고, 이러한 실시예에 의하여 본 발명의 기술사상의 범위가 한정되는 것은 아니다. 본 발명의 보호범위는 아래의 청구범위에 의하여 해석되어야 하며, 그와 동일한 범위 내에 있는 모든 기술사상은 본 발명의 권리범위에 포함되는 것으로 해석되어야 할 것이다.
도 1은 종래 조향축 구동형 전동식 조향장치의 구성도;
도 2는 종래 랙 구동형 전동식 조향장치의 구성도;
도 3은 종래 브러시형 직류 모터의 모터커버와 시트 플레이트를 나타낸 사시도;
도 4는 종래 브러시형 직류 모터의 단면도;
도 5는 본 발명에 의한 일체로 형성된 모터커버를 나타내는 사시도; 및
도 6은 본 발명에 의한 브러시형 직류 모터의 단면도이다.
<도면의 주요부분에 대한 부호의 설명>
100: 전동식 조향장치 110: 랙-피니언 기구부
130: 조향 계통 140: 보조 동력 기구
146: 모터 150: 감속기
210: 벨트식 전동장치 310: 종래의 모터커버
320: 장착 리브 330: 시트 플레이트
340: 너트 체결부시 350: 브러시
360: 브러시 홀더 410: 종래의 요크
415: 마그넷 425: 마그넷 스토퍼
435: 정류자 450: 베어링
460: 모터축 470: 웜축
480: 기어 하우징 490: 볼트
510: 본 발명의 모터커버 515: 압입 플랜지
517: 보스 520: 리브
525: 시트 플레이트부 530: 장착 플랜지
540: 브러시 삽입구 550: 브러시 홀더부
560: 하우징 체결홀 570: 체결 플랜지
610: 본 발명의 요크 615: 결합홈

Claims (4)

  1. 브러시형 직류 모터에 있어서,
    요크와 결합되며 베어링에 의해 모터축을 지지하는 모터커버가, 정류자에 전류를 공급하는 브러시를 지지하는 브러시 홀더부; 및 장착 플랜지와 다수개의 리브가 형성되어 있는 시트 플레이트부와 일체로 플라스틱 사출 성형되되,
    상기 모터커버에는 요크와 압입 결합될 수 있도록 상기 장착 플랜지로부터 연장되어 형성되며 끝단에 보스가 형성되어 있는 수개의 압입 플랜지가 구비되어 있고, 상기 요크의 내주면에는 상기 압입 플랜지의 보스가 안착되는 결합홈을 구비한 것을 특징으로 하는 브러시형 직류 모터.
  2. 삭제
  3. 브러시형 직류 모터가 구비된 전동식 조향장치에 있어서,
    요크와 결합되며 베어링에 의해 모터축을 지지하는 모터커버가, 정류자에 전류를 공급하는 브러시를 지지하는 브러시 홀더부; 및 장착 플랜지와 다수개의 리브가 형성되어 있는 시트 플레이트부와 일체로 플라스틱 사출 성형되되,
    상기 모터커버에는 요크와 압입 결합될 수 있도록 상기 장착 플랜지로부터 연장되어 형성되며 끝단에 보스가 형성되어 있는 수개의 압입 플랜지가 구비되어 있고, 상기 요크의 내주면에는 상기 압입 플랜지의 보스가 안착되는 결합홈을 구비한 것을 특징으로 하는 브러시형 직류 모터가 구비된 전동식 조향장치.
  4. 삭제
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