KR101676032B1 - 조향모터 - Google Patents

Abstract

본 발명의 조향모터는 고정자에 권선된 코일과, 상기 고정자에 수용되는 회전자의 외면에 착자된 마그넷이 상호 기전력을 발생시켜 상기 회전자에 결합된 축과 함께 상기 회전자를 회전시키는 모터 어셈블리와, 상기 모터 어셈블리를 수용하는 하우징과, 상기 하우징의 일면을 밀폐하는 제1 커버와, 상기 제1 커버에 안착되어 상기 축과 일체로 회전하며 가장자리를 따라 마그넷이 착자된 센싱 플레이트와, 상기 센싱 플레이트를 감싸도록 상기 제1 커버에 장착되며 조향축과 상기 축을 연결하는 제2 커버와, 상기 조향축의 방향 전환을 감지하며 상기 센싱 플레이트의 회전 속도를 감지하고, 상기 제2 커버와 상기 센싱 플레이트 사이에 장착되는 센서기판을 포함하며, 상기 센싱 플레이트의 가장자리에는 복수로 돌출되어 상기 센싱 플레이트의 회전에 연동하여 기류를 발생시키면서 상기 모터 어셈블리의 회전에 따라 발생하는 열을 냉각시키는 블레이드가 장착된다.

Description

조향모터{MOTOR FOR STEERING}

본 발명은 차량에 장착된 조향휠의 축과 결합하여 회전하면서 세밀하고 부드러운 조향감을 운전자에게 제공하기 위한 조향모터에 관한 것이다.

일반적으로, 전동식파워스티어링(Motor Driving Power Steering, 이하 MDPS)용의 조향모터는 센싱 어셈블리, 상기 MDPS용의 ECU, 스티어링 기어박스와 함께 전체적으로 MDPS 시스템을 구성하는 중요한 부분이다.

상기 센싱 어셈블리는 상기 조향모터를 구성하는 회전자의 위치검출을 위하여 운전자가 운전석에서 조향축(회전자의 축과 연결)과 연결된 조향휠을 정, 역회전하면 회전위치를 검출하며, 크게 백 요크에 센싱 마그넷이 결합된 구조의 센싱 플레이트와 상기 센싱 마그넷에 대응하는 센서가 장착된 기판을 포함한다.

상기 백 요크는 상기 센싱 마그넷의 자속량을 증대시키고 상기 축에 고정되는 역할을 하는 것으로, 장시간 사용에 따라 상기 백 요크의 회전 및 상기 회전자의 회전에 따른 발열이 심각한 문제점이 있다.

따라서, 차량용의 조향모터가 장시간 사용될 때 발생하는 열로 인한 오작동과 부품 변형 등의 문제를 개선할 수 있는 장치의 개발이 절실하다.

본 발명은 상기와 같은 문제점을 개선하기 위하여 안출된 것으로, 장시간 사용에도 내구성을 유지하면서 발열 문제를 개선할 수 있는 조향모터를 제공하기 위한 것이다.

본 발명이 이루고자 하는 기술적 과제는 이상에서 언급한 기술적 과제로 제한되지 않으며 언급되지 않은 또 다른 기술적 과제들은 아래의 기재로부터 본 발명이 속하는 기술분야에서 통상의 지식을 가진 자에게 명확하게 이해될 수 있을 것이다.

일 실시예로, 본 발명의 조향모터는 고정자에 권선된 코일과, 상기 고정자에 수용되는 회전자의 외면에 착자된 마그넷이 상호 기전력을 발생시켜 상기 회전자에 결합된 축과 함께 상기 회전자를 회전시키는 모터 어셈블리와, 상기 모터 어셈블리를 수용하는 하우징과, 상기 하우징의 일면을 밀폐하는 제1 커버와, 상기 제1 커버에 안착되어 상기 축과 일체로 회전하며 가장자리를 따라 마그넷이 착자된 센싱 플레이트와, 상기 센싱 플레이트를 감싸도록 상기 제1 커버에 장착되며 조향축과 상기 축을 연결하는 제2 커버와, 상기 조향축의 방향 전환을 감지하며 상기 센싱 플레이트의 회전 속도를 감지하고, 상기 제2 커버와 상기 센싱 플레이트 사이에 장착되는 센서기판을 포함하며, 상기 센싱 플레이트의 가장자리에는 복수로 돌출되어 상기 센싱 플레이트의 회전에 연동하여 기류를 발생시키면서 상기 모터 어셈블리의 회전에 따라 발생하는 열을 냉각시키는 블레이드가 장착된다.

일 실시예로, 상기 제1 커버와 모터 어셈블리 사이에는 상기 코일 및 상기 센서기판과 전기적으로 연결되는 회로기판이 장착된다.

일 실시예로, 상기 센싱 플레이트는 상기 축과 결합하는 체결홀이 관통되고 가장자리를 따라 상기 블레이드가 형성된 원판 형상의 본체 플레이트와, 상기 체결홀의 가장자리를 따라 상기 제2 커버측으로 돌출되어 상기 축을 수용하는 체결관과, 상기 체결홀의 주변에 방사상으로 양, 음극이 교대로 착자되는 스위칭 마그넷과, 상기 스위칭 마그넷의 양, 음극에 대응하여 상기 본체 플레이트의 가장자리를 따라 양, 음극을 교대로 분할하여 착자되는 속도 마그넷을 포함한다.

일 실시예로, 상기 제2 커버는 상기 축과 상기 조향축을 상호 연결하는 연결 로터를 포함한다.

일 실시예로, 상기 제1 커버는 상기 하우징과 결합하는 몸체와, 상기 몸체에 형성되어 상기 센싱 플레이트가 안착되는 안착홈과, 상기 안착홈의 가장자리에 돌출되어 상기 제2 커버와 결합하는 결합턱을 포함한다.

일 실시예로, 상기 센서기판에는 상기 조향축의 방향 전환을 감지하는 제1 센서와, 상기 센싱 플레이트의 회전속도를 감지하는 제2 센서가 마련되며, 상기 제1 센서는 상기 센싱 플레이트의 스위칭 마그넷과 대응하고, 상기 제2 센서는 상기 속도 마그넷과 대응한다.

일 실시예로, 상기 스위칭 마그넷과 상기 속도 마그넷은 상기 센싱 플레이트 상에 돌출된 절연턱에 의하여 상호 구획된다.

본 발명은 상기와 같이 센싱 플레이트에 가장자리를 따라 복수의 블레이드가 마련되어 상기 센싱 플레이트의 회전에 따른 기류를 형성하여 조향모터의 장시간 사용시 발생하는 열을 냉각시켜 오작동 및 부품 변형 등의 제반 문제가 발생할 가능성을 대폭 줄여서 신뢰성이 있고 내구성이 뛰어난 조향모터를 획득할 수 있다.

이하, 첨부된 도면을 참고로 본 발명의 바람직한 실시예에 대하여 설명한다.

이 과정에서 도면에 도시된 구성요소의 크기나 형상 등은 설명의 명료성과 편의상 과장되게 도시될 수 있으며, 본 발명의 구성 및 작용을 고려하여 특별히 정의된 용어들은 사용자, 운용자의 의도 또는 관례에 따라 달라질 수 있고, 이러한 용어들에 대한 정의는 본 명세서 전반에 걸친 내용을 토대로 내려져야 한다.

도 1은 본 발명의 일 실시예에 따른 조향모터의 전체적인 구성을 나타낸 분해 사시도이며, 도 2는 본 발명의 주요부인 센싱 플레이트의 전체적인 구성을 나타낸 사시도이고, 도 3은 본 발명의 주요부인 센싱 플레이트와 센서기판의 결합 상태를 나타낸 부분 사시도이다.

우선, 본 발명의 일 실시예에 따른 조향모터는 전동식 파워스티어링(이하 MDPS) 시스템을 구성하는 토크 센서, MDPS용의 ECU, 조향모터, 스티어링 기어박스 중에서 상기 조향모터를 구성하는 부분이다.

상기 MDPS 시스템의 원활한 동작을 위하여는 상기 MDPS용의 ECU와의 조화가 중요하며, MDPS 모듈의 ECU가 차량 속도에 따른 조향각 조절 및 조향모터의 움직임을 제어하면서 차량이 운행되고 있는 상황에 맞는 최적의 조향감을 운전자에게 제공한다.

상기 MDPS 시스템은 기존의 유압식 스티어링(이하 NPS) 시스템에 비하여 시스템 전체의 구현을 위한 구성 부품들의 무게가 가벼우므로, 경량화 구현이 가능하여 차량의 연비를 향상시킬 수 있다.

상기 MDPS 시스템은 상기 NPS 시스템에 비하여 엔진룸에서 차지하는 공간이 작으므로, 엔진의 과열로 인한 오작동이나 상기 엔진룸에 장착된 기타 부품과의 마찰 위험을 저감할 수 있다.

상기 MDPS 시스템은 상기 NPS 시스템에 비하여 시스템 전체를 구성하는 부품의 수가 적으므로, 정비나 관리의 용이성을 도모할 수 있다.

또한, 상기 MDPS 시스템은 주기적으로 파워 스티어링 오일을 교환해 주어야 하는 상기 NPS 시스템에 비하여 일체의 오일 교환이 필요없으므로, 소모품 교환에 따른 추가비용의 발생을 대폭 줄일 수 있으며, 폐오일로 인한 환경오염의 위험을 저감할 수 있다.

상기 MDPS 시스템은 상기한 바와 같은 장점으로 각광받고 있으며, 전술한 바와 같이 토크 센서, MDPS용의 ECU, 조향모터, 스티어링 기어박스의 순서대로 작동하면서 운전자에게 부드럽고 세밀한 조향감을 제공한다.

우선, 본 발명은 모터 어셈블리(100), 하우징(200), 제1 커버(300), 센싱 플레이트(400), 제2 커버(500) 및 센서기판(600)을 포함한다.

모터 어셈블리(100)는 고정자(110)에 권선된 코일(이하 미도시)과, 고정자(110)에 수용되는 회전자(120)의 외면에 착자된 마그넷이 상호 기전력을 발생시켜 회전자(120)에 결합된 축(130)과 함께 회전자(120)를 회전시키는 것으로, 축(130)은 운전석의 조향휠(이하 미도시)에 마련된 조향축(700)의 단부와 연결된다.

하우징(200)은 모터 어셈블리(100)를 수용하는 공간이 마련된 것으로, 통상 금속재로 이루어지며 고정자(110)와 회전자(120) 상호 간의 기전력으로 생성되는 자속 중 누설 자속을 차단하기 위한 요크(Yoke)의 역할도 겸한다.

제1 커버(300)는 하우징(200)의 일면을 밀폐하는 것으로, 하우징(200)에 내장된 모터 어셈블리(100)를 외부 충격이나 물리, 화학적인 자극으로부터 보호하면서 이물질의 유입을 차단한다.

센싱 플레이트(400)는 제1 커버(300)에 안착되어 축(130)과 일체로 회전하면서 후술할 센서기판(600)과 함께 하우징(200)에 내장된 회전자(120)의 위치검출을 한다.

제2 커버(500)는 센싱 플레이트(400)를 감싸도록 제1 커버(300)에 장착되며 조향축(700)과 축(130)을 연결하는 장소를 제공한다.

센서기판(600)은 조향축(700)의 방향 전환을 감지하며 센싱 플레이트(400)의 회전 속도를 감지하는 것으로, 제2 커버(500)와 센싱 플레이트(400) 사이에 장착된 다.

조향축(700)의 방향 전환은 온/오프 스위칭의 패턴, 즉 정, 역회전을 온/오프 스위칭의 패턴으로 인식하여 감지하며, 센싱 플레이트(400)의 회전 속도는 초당 또는 분당 센싱 플레이트(400)가 회전하는 수를 감지한다.

여기서, 센싱 플레이트(400)의 가장자리에는 블레이드(401)가 복수로 돌출되어 센싱 플레이트(400)의 회전에 연동하여 기류를 발생시키면서 모터 어셈블리(100)의 회전에 따라 발생하는 열을 냉각시킨다.

이때, 제1 커버(300)에는 센싱 플레이트(400)가 안착되는 공간과 함께 블레이드(401)가 회전하면서 기류를 발생시킬 공간도 마련된다.

본 발명은 상기와 같은 구성에 의하여 적용 및 실시가 가능하며, 다양한 실시예의 설명을 위하여 주요 구성요소별로 설명한다.

모터 어셈블리(100)는 전술한 바와 같이 고정자(110)와 회전자(120)의 기전력으로 축(130)에 결합된 회전자(120)가 일체로 회전하는 것으로, 축(130)의 양단은 각각 베어링(150)에 의하여 회전을 지지받는다.

축(130)의 일단에 장착된 베어링(150)은 제1 커버(300)와 결합되고, 축(130)의 타단에 장착된 베어링(150)은 하우징(200)에 결합된다.

하우징(200)은 전술한 바와 같이 모터 어셈블리(100)가 안착되는 공간을 제공하는 것으로, 모터 어셈블리(100)와는 끼워맞춤식으로 결합되며, 더욱 상세히는 열간압입에 의하여 하우징(200)을 열팽창시킨 다음 모터 어셈블리(100), 즉 고정자(110)의 외면을 하우징(200)의 내면에 접촉시키고 냉각시켜 상호 결합이 완료된 다.

제1 커버(300)는 전술한 바와 같이 하우징(200)의 개방된 일측을 마감하고 축(130)의 양단을 하우징(200)과 함께 베어링(150)을 통하여 지지하기 위한 것으로 몸체(310), 안착홈(320) 및 결합턱(330)을 포함한다.

몸체(310)는 하우징(200)의 개방된 일측의 가장자리와 결합하여 하우징(200)을 밀폐한다.

안착홈(320)은 몸체(310)에 형성되어 센싱 플레이트(400)가 안착되며 중앙에 축(130)이 관통되는 관통홀(321)이 형성된다.

여기서, 안착홈(320)은 전술한 바와 같이 센싱 플레이트(400)와 함께 센싱 플레이트(400)의 가장자리를 따라 복수로 형성되어 회전시 기류를 발생시키는 블레이드(401)가 회전할 여유 공간도 마련된다.

결합턱(330)은 안착홈(320)의 가장자리에 돌출되어 제2 커버(500)와 결합하고, 제2 커버(500)와 안착홈(320)의 센싱 플레이트(400) 사이에는 센서기판(600)이 장착된다.

한편, 제1 커버(300)와 모터 어셈블리(100) 사이에는 고정자(110)에 권선된 코일 및 센서기판(600)과 전기적으로 연결되는 회로기판(800)이 장착된다.

회로기판(800)은 권선된 상기 코일의 양단과 전기적으로 연결되고, 후술할 센서기판(600)의 제1 센서(610) 및 제2 센서(620)와 전기적으로 연결되며, 회로기판(800)은 외부 전원과 연결되는 소켓(810)을 통하여 모터 어셈블리(100) 등에 전원을 공급한다.

도 2를 보면, 센싱 플레이트(400)는 전술한 바와 같이 회전자(120)의 위치검출을 위한 것으로 본체 플레이트(410)와, 체결관(420)과, 스위칭 마그넷(430)과, 속도 마그넷(440)을 포함한다.

본체 플레이트(410)는 도 2와 같이 금속재로 이루어져 원판 형상으로 제작되며, 축(130)과 결합하는 체결홀(411)이 관통되고 가장자리를 따라 블레이드(401)가 형성된다.

본 발명에서는 블레이드(401)를 'ㄴ'자 형상으로 꺾인 각형의 패널에 원호 형상으로 굴곡진 경사면을 형성한 것을 일정 간격으로 일방향 배치한 것으로 도시하고 있으나, 이에 국한되지 않고 다양한 실시예의 적용이 가능하다.

예를 들어, 블레이드(401)는 제1 커버(300)의 안착홈(320) 형상과 크기에 따라 평판 형상 또는 평판을 원호 형상으로 굴곡시켜 일방향으로 배치한 시로코팬과 같은 임펠러 타입의 것을 채용하는 등의 다양한 변형 및 응용을 할 수 있다.

체결관(420)은 체결홀(411)의 가장자리를 따라 제2 커버(500)측으로 돌출되어 축(130)을 수용하는 것으로, 축(130)의 외주면을 지지하는 축받이 역할을 한다.

스위칭 마그넷(430)은 체결관(420)의 주변에 방사상으로 양, 음극이 교대로 착자되며, 속도 마그넷(440)은 스위칭 마그넷(430)의 양, 음극에 대응하여 본체 플레이트(410)의 가장자리를 따라 양, 음극을 교대로 분할하여 착자된다.

스위칭 마그넷(430)은 조향축(700)의 방향 전환, 즉 정, 역회전을 온/오프 스위칭의 패턴으로 인식하여 후술할 제1 센서(610)에 의하여 감지되도록 보조한다.

속도 마그넷(440)은 센싱 플레이트(400)의 회전 속도를 초당 또는 분당 센싱 플레이트(400)가 회전하는 수로 후술할 제2 센서(620)에 의하여 감지하도록 보조한다.

한편, 제2 커버(500)는 축(130)과 상기 조향축(700)을 상호 연결하는 연결 로터(510)를 포함한다.

연결로터(510)는 중앙에 관통된 홀의 내주면을 따라 기어이 또는 톱니와 같이 반복된 형상을 마련하여 조향축(700)의 단부 및 축(130)의 단부에도 상기 기어이 또는 톱니와 대응하는 형상을 제작하여 견고하게 맞물려 일체로 회전하도록 하는 연결구이다.

도 3에서, 센서기판(600)은 전술한 바와 같이 조향축(700)의 방향 전환을 감지하고 센싱 플레이트(400)의 회전 속도를 감지하는 것으로, 기판 상에 제1 센서(610)와 제2 센서(620)가 마련된 것이다.

제1 센서(610)는 도 3과 같이 조향축(700)의 방향 전환을 감지하며 스위칭 마그넷(430)과 대응하고, 제2 센서(620)는 센싱 플레이트(400)의 회전속도를 감지하며 속도 마그넷(440)과 대응된다.

이때, 스위칭 마그넷(430)과 속도 마그넷(440)은 센싱 플레이트(400) 상, 더욱 상세히는 본체 플레이트(410) 상에 돌출된 절연턱(415)에 의하여 상호 구획된다.

이상과 같이 본 발명은 장시간 사용에도 내구성을 유지하면서 발열 문제를 개선할 수 있는 조향모터를 제공하는 것을 기본적인 기술적 사상으로 하고 있음을 알 수 있다.

이상에서 본 발명에 따른 실시예들이 설명되었으나, 이는 예시적인 것에 불과하며, 당해 분야에서 통상적 지식을 가진 자라면 다양한 변형 및 균등한 범위의 실시예가 가능하다는 점을 이해할 것이다.

따라서, 본 발명의 진정한 기술적 보호 범위는 다음의 특허청구범위에 의해서 정해져야 할 것이다.

도 1은 본 발명의 일 실시예에 따른 조향모터의 전체적인 구성을 나타낸 분해 사시도

도 2는 본 발명의 주요부인 센싱 플레이트의 전체적인 구성을 나타낸 사시도

도 3은 본 발명의 주요부인 센싱 플레이트와 센서기판의 결합 상태를 나타낸 부분 사시도

*도면의 주요 부분에 대한 부호의 설명*

100...모터 110...고정자

120...회전자 130...축

150...베어링 200...하우징

300...제1 커버 310...몸체

320...안착홈 321...관통홀

330...결합턱 400...센싱 플레이트

401...블레이드 410...본체 플레이트

411...체결홀 420...체결관

430...스위칭 마그넷 440...속도 마그넷

500...제2 커버 510...연결 로터

600...센서기판 610...제1 센서

620...제2 센서 700...조향축

800...회로기판

Claims (7)

1. 고정자에 권선된 코일과, 상기 고정자에 수용되는 회전자의 외면에 착자된 마그넷이 상호 기전력을 발생시켜 상기 회전자에 결합된 축과 함께 상기 회전자를 회전시키는 모터 어셈블리;

   상기 모터 어셈블리를 수용하는 하우징;

   상기 하우징의 일면을 밀폐하는 제1 커버;

   상기 제1 커버에 안착되어 상기 축과 일체로 회전하며 가장자리를 따라 마그넷이 착자된 센싱 플레이트;

   상기 센싱 플레이트를 감싸도록 상기 제1 커버에 장착되며 조향축과 상기 축을 연결하는 제2 커버; 및

   상기 조향축의 방향 전환을 감지하며 상기 센싱 플레이트의 회전 속도를 감지하고, 상기 제2 커버와 상기 센싱 플레이트 사이에 장착되는 센서기판;을 포함하며,

   상기 센싱 플레이트의 가장자리에 일체로 형성되며, 상기 센싱 플레이트의 회전에 연동하여 기류를 발생시키면서 상기 모터 어셈블리의 회전에 따라 발생하는 열을 냉각시키는 블레이드들이 일정 간격으로 장착되며,

   상기 블레이드는 각형의 패널에 원호 형상으로 굴곡진 경사면이 형성되며,

   상기 제1 커버는 상기 하우징과 결합하는 몸체, 상기 몸체에 형성되어 상기 센싱 플레이트가 수용되는 안착홈 및 상기 안착홈의 가장자리에 돌출되어 상기 제2 커버와 결합하는 결합턱을 포함하며,

   상기 안착홈에는 상기 센싱 플레이트를 수납하는 공간 및 상기 블레이드가 회전하면서 기류를 발생시키는 공간이 형성된 조향모터.
2. 제 1 항에 있어서,

   상기 제1 커버와 모터 어셈블리 사이에는 상기 코일 및 상기 센서기판과 전기적으로 연결되는 회로기판이 장착되는 조향모터.
3. 제 1 항에 있어서,

   상기 센싱 플레이트는,

   상기 축과 결합하는 체결홀이 관통되고 가장자리를 따라 상기 블레이드가 형성된 원판 형상의 본체 플레이트와,

   상기 체결홀의 가장자리를 따라 상기 제2 커버측으로 돌출되어 상기 축을 수용하는 체결관과,

   상기 체결홀의 주변에 방사상으로 양, 음극이 교대로 착자되는 스위칭 마그넷과,

   상기 스위칭 마그넷의 양, 음극에 대응하여 상기 본체 플레이트의 가장자리를 따라 양, 음극을 교대로 분할하여 착자되는 속도 마그넷을 포함하는 조향모터.
4. 제 1 항에 있어서,

   상기 제2 커버는 상기 축과 상기 조향축을 상호 연결하는 연결 로터를 포함하는 조향모터.
5. 삭제
6. 제 3 항에 있어서,

   상기 센서기판에는 상기 조향축의 방향 전환을 감지하는 제1 센서와, 상기 센싱 플레이트의 회전속도를 감지하는 제2 센서가 마련되며,

   상기 제1 센서는 상기 센싱 플레이트의 스위칭 마그넷과 대응하고, 상기 제2 센서는 상기 속도 마그넷과 대응하는 조향모터.
7. 제 6 항에 있어서,

   상기 스위칭 마그넷과 상기 속도 마그넷은 상기 센싱 플레이트 상에 돌출된 절연턱에 의하여 상호 구획되는 조향모터.

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