KR102113748B1 - Organic-inorganic composite and r-eps belt pulley using the same - Google Patents

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Abstract

본 발명은 랙타입 전동식 파워 스티어링 장치용 벨트풀리에 있어서, 기존의 스틸(steel) 재질이 아닌 유무기 복합소재를 적용한 벨트풀리에 관한 것으로, 본 발명의 유무기 복합소재는 PPS(Polyphenylensufide, 폴리페닐렌설파이드). 유리 섬유(Glass fiber) 및 아라미드 섬유(Aramid fiber)를 포함한다.The present invention relates to a belt pulley for an electric power steering device for a rack-type electric power steering device, to which an organic-inorganic composite material other than a conventional steel material is applied, and the organic-inorganic composite material of the present invention is PPS (Polyphenylensufide, polyphenyl). Lensulfide). Glass fibers and aramid fibers.

Description

유무기 복합소재 및 이를 이용한 R-EPS 벨트풀리{ORGANIC-INORGANIC COMPOSITE AND R-EPS BELT PULLEY USING THE SAME}ORGANIC-INORGANIC COMPOSITE AND R-EPS BELT PULLEY USING THE SAME}

본 발명은 랙타입 전동식 파워 스티어링 장치용 벨트풀리에 있어서, 기존의 스틸(steel) 재질이 아닌 유무기 복합소재를 적용한 벨트풀리에 관한 것이다.The present invention relates to a belt pulley for a rack-type electric power steering device, to which an organic-inorganic composite material other than a conventional steel material is applied.

일반적으로, 차량에는 조향상태의 안정성을 보장하기 위해 파워 스티어링 시스템이 적용되고 있는데, 이중에 전동식 파워 스티어링(EPS; Electric Power Steering)은 모터로부터 구동력을 전달받아 조타력을 조절하는 장치이다.In general, a power steering system is applied to a vehicle to ensure the stability of a steering state. Among them, an electric power steering (EPS) is a device that adjusts the steering force by receiving a driving force from a motor.

즉, 전동식 파워 스티어링은 차속센서 및 조향토크센서 등에서 감지한 차량의 운행조건에 따라 ECU에서 모터를 구동시켜 저속 운행시에는 가볍고 편안한 조향감을 부여하고, 고속 운행시에는 무거운 조향감과 더불어 양호한 방향 안정성을 부여하며, 비상상황에서는 급속한 조향이 이루어지도록 하여 운전자에게 최적의 조향 조건을 제공하게 된다.That is, the electric power steering drives the motor in the ECU according to the driving conditions of the vehicle detected by the vehicle speed sensor and the steering torque sensor, thereby providing a light and comfortable steering feeling at low speed driving, and a heavy steering feeling at high speed driving and good directional stability. It is provided, and in an emergency, rapid steering is provided to provide an optimal steering condition to the driver.

이러한 전동식 파워 스티어링 시스템은 모터의 설치 위치에 따라 컬럼 구동방식(C-EPS)과, 피니온 구동방식(P-EPS) 및 랙 구동방식(R-EPS)으로 나뉘게 된다.The electric power steering system is divided into a column driving method (C-EPS), a pinion driving method (P-EPS), and a rack driving method (R-EPS) according to the installation position of the motor.

한편, 도 1은 종래의 랙 타입 전동식 파워 스티어링 장치(1)를 도시한 도면으로, 하우징(10)과, 핸들의 조향 조작에 따라 휠을 조향하는 스티어링 링크기구(20)와, 핸들의 조타력을 보조하기 위한 벨트풀리(30) 및 상기 벨트풀리(30)를 구동시키는 회전 액추에이터(40)로 구성된다.On the other hand, Figure 1 is a view showing a conventional rack-type electric power steering device 1, the housing 10, the steering link mechanism 20 for steering the wheel according to the steering operation of the steering wheel, and the steering force of the steering wheel It is composed of a belt pulley (30) for assisting and a rotary actuator (40) for driving the belt pulley (30).

도 2는 도 1의 벨트풀리(30)를 발췌하여 도시한 도면으로, 벨트풀리(30)는 회전 액추에이터(40)와 스티어링 링크기구(20)의 랙 기어 사이에 배치된다. 따라서, 회전 액추에이터(40)의 구동시 회전 액추에이터(40)의 동력이 벨트풀리(30)를 통해 스티어링 링크기구(20)에 부가되게 된다. 이때, 벨트풀리(30)의 구동풀리(31)와 종동풀리(32)의 기어비에 의해 모터의 동력이 감속됨으로써 핸들의 조타력이 조절되게 된다.FIG. 2 is a view showing an excerpt of the belt pulley 30 of FIG. 1, wherein the belt pulley 30 is disposed between the rotating actuator 40 and the rack gear of the steering link mechanism 20. Therefore, when driving the rotary actuator 40, power of the rotary actuator 40 is added to the steering link mechanism 20 through the belt pulley 30. At this time, the power of the motor is decelerated by the gear ratio of the drive pulley 31 and the driven pulley 32 of the belt pulley 30 to adjust the steering force of the handle.

한편, 구동풀리는 내구성 향상을 위해 스틸 소재로 이루어질 수 있는데, 이는 벨트풀리의 무게를 증가시켜 핸들의 방향 전환시 조타력을 저하시키는 문제가 있었다. 또한, 구동풀리의 무게 증가에 따라, 벨트풀리의 회전시 벨트와 구동풀리의 마찰음이 커지는 문제가 있었다.On the other hand, the drive pulley may be made of a steel material to improve the durability, which increases the weight of the belt pulley, there is a problem that degrades the steering force when changing the direction of the handle. In addition, as the weight of the drive pulley increased, there was a problem that the frictional sound between the belt and the drive pulley increased when the belt pulley rotated.

아울러, 구동풀리는 회전시 벨트의 이탈을 방지하기 위해 구동풀리의 양측에 구동풀리의 둘레면과 수직된 방향으로 돌출된 이탈 방지부를 각각 구비하도록 형성되는데, 이로 인해 벨트의 양 측면이 마모되어 벨트의 수명이 감소되는 문제가 있었다.In addition, the drive pulley is formed to have a release preventing portion protruding in a direction perpendicular to the circumferential surface of the drive pulley on both sides of the drive pulley to prevent separation of the belt during rotation, which causes both sides of the belt to wear There was a problem of reduced life.

등록특허공보 제10-0284345(2001.03.02 공고)Registered Patent Publication No. 10-0284345 (2001.03.02 announcement)

본 발명의 목적은, 벨트풀리를 수지 소재로 형성하여 벨트풀리를 경량화 함으로써, 차량의 조타력을 향상시키는 전동식 파워 스티어링 장치의 벨트풀리를 제공함에 있다.An object of the present invention is to provide a belt pulley of an electric power steering device that improves the steering force of a vehicle by reducing the weight of the belt pulley by forming the belt pulley from a resin material.

상기 목적을 달성하기 위하여, 본 발명은 PPS(Polyphenylensufide, 폴리페닐렌설파이드). 유리 섬유(Glass fiber) 및 아라미드 섬유(Aramid fiber)를 포함하는 유무기 복합소재를 제공하는 것을 본 발명의 일 측면으로 한다.In order to achieve the above object, the present invention is PPS (Polyphenylensufide, polyphenylene sulfide). It is an aspect of the present invention to provide an organic-inorganic composite material comprising glass fibers and aramid fibers.

상기 세라믹섬유(Ceramic micro fiber) 또는 카본블랙(Carbon black)을 더 포함한다.The ceramic fiber (Ceramic micro fiber) or carbon black (Carbon black) further comprises.

또한, 본 발명은 내부에 차량의 핸들 축이 삽입 연결된 피니언 기어; 일측에는 상기 피니언 기어와 치합되는 랙 기어가 형성되고, 타측에는 스크류가 형성된 스티어링 링크부재; 상기 스크류 축에 삽입 연결된 종동풀리와, 상기 종동풀리와 벨트에 의해 연결된 구동풀리로 이루어진 벨트풀리; 및 상기 구동풀리의 내륜에 회전 축이 삽입되어 상기 구동풀리를 회전 구동시키는 회전 액추에이터;를 포함하는 랙타입 전동식 파워 스티어링 장치에 있어서, 상기 벨트풀리는 유무기 복합 소재로 형성되며, 내부에 관통공이 형성된 원기둥 형상으로 이루어지고, 상기 유무기복합소재는 PPS(Polyphenylensufide, 폴리페닐렌설파이드). 유리 섬유(Glass fiber), 아라미드 섬유(Aramidfiber)를 포함하는 것을 특징으로 하는 랙타입 전동식 파워 스티어링 장치용 벨트풀리를 제공하는 것을 본 발명의 다른 측면으로 한다.In addition, the present invention is a pinion gear connected to the handle shaft of the vehicle is inserted therein; A rack gear meshed with the pinion gear on one side, and a steering link member with a screw formed on the other side; A belt pulley consisting of a driven pulley inserted into the screw shaft and a driving pulley connected by the driven pulley and a belt; And a rotary actuator in which a rotating shaft is inserted into an inner ring of the driving pulley to rotate and drive the driving pulley, wherein the belt pulley is formed of an organic / inorganic composite material, and a through hole is formed therein. Made of a cylindrical shape, the organic-inorganic composite material is PPS (Polyphenylensufide, polyphenylene sulfide). Another aspect of the present invention is to provide a belt pulley for a rack-type electric power steering device, which includes glass fibers and aramid fibers.

상기 유무기 복합소재는 세라믹섬유(Ceramic micro fiber) 또는 카본블랙(Carbon black)을 더 포함한다.The organic-inorganic composite material further comprises a ceramic fiber (Ceramic micro fiber) or carbon black (Carbon black).

상기 벨트풀리는 상기 몸체부의 일측에 형성되고 상기 종동풀리의 둘레면과 수직된 방향으로 돌출된 이탈방지부를 구비한다.The belt pulley is provided on one side of the body portion and has a departure preventing portion protruding in a direction perpendicular to the peripheral surface of the driven pulley.

또한, 본 발명은 (1) PPS(Polyphenylensufide, 폴리페닐렌설파이드), 유리 섬유(Glass fiber), 아라미드 섬유(Aramidfiber)를 혼합하여 혼합물을 제조하는 단계; 및 (2) 상기 혼합물을 260 내지 280℃에서 170 내지 260 rpm의 스크류로 압출시키는 단계를 포함하는 유무기 복합소재 제조 방법을 본 발명의 또 다른 측면으로 한다.In addition, the present invention (1) PPS (Polyphenylensufide, polyphenylene sulfide), glass fiber (Glass fiber), aramid fiber (Aramidfiber) by mixing to prepare a mixture; And (2) extruding the mixture at 260 to 280 ° C. with a screw of 170 to 260 rpm, to another aspect of the present invention.

상기 (1) 단계의 혼합물은 세라믹섬유(Ceramic micro fiber) 또는 카본블랙(Carbon black)를 더 포함한다.The mixture of step (1) further comprises a ceramic fiber (Ceramic micro fiber) or carbon black (Carbon black).

본 발명에 따르면, 벨트풀리를 수지 소재로 형성하여 경량화를 구현함과 동시에, 차량의 운전시 핸들의 조타력을 향상시키는 효과가 있다.According to the present invention, the belt pulley is formed of a resin material to realize light weight and to improve the steering force of the steering wheel when driving the vehicle.

도 1은 종래 기술에 따른 랙 타입 전동식 파워 스티어링(R-EPS) 장치의 구성도를 도시한 것이다.
도 2는 도 1에 있어서, 벨트풀리를 도시한 것이다.
도 3은 본 발명의 일 형태에 따른 랙타입 전동식 파워 스티어링 장치용 벨트풀리를 도시한 것이다.
도 4는 도 3의 벨트풀리 중 종동풀리의 일 실시예를 도시한 것이다.
도 5는 도 3의 벨트풀리 중 구동풀리의 일 실시예를 도시한 것이다.
도 6을 본 발명의 종동풀리의 다른 실시예를 도시한 것이다.
도 7은 본 발명의 종동풀리의 또 다른 실시예를 도시한 것이다.
도 8은 본 발명의 구동풀리의 다른 실시예를 도시한 것이다.
도 9는 본 발명의 구동풀리의 또 다른 실시예를 도시한 것이다.
도 10은 본 발명의 유무기 복합소재의 파단면의 주사전자현미경(SEM) 이미지를 도시한 것이다.
도 11은 본 발명의 유무기 복합소재의 열중량 분석 결과를 도시한 것이다.
도 12는 본 발명의 유무기 복합소재의 인장강도 결과를 도시한 것이다.
도 13은 본 발명의 유무기 복합소재의 굴곡탄성율 결과를 도시한 것이다.
도 14는 본 발명의 유무기 복합소재의 충격강도 결과를 도시한 것이다.
도 15는 본 발명의 유무기 복합소재의 마찰계수 측정 결과를 도시한 것이다.
도 16은 본 발명의 유무기 복합소재를 종동풀리(볼너트 풀리)에 적용하여 강성 시험 수행결과를 도시한 것이다.
도 17은 본 발명의 유무기 복합소재를 구동풀리(모터 풀리)에 적용하여 강성 시험 수행결과를 도시한 것이다.
도 18은 본 발명의 유무기 복합소재를 종동풀리(볼너트 풀리)에 적용하여플렌지 파손 시험을 수행한 결과를 도시한 것이다.
도 19는 본 발명의 유무기 복합소재를 구동풀리(모터 풀리)에 적용하여플렌지 파손 시험을 수행한 결과를 도시한 것이다.1 is a block diagram of a rack-type electric power steering (R-EPS) device according to the prior art.
FIG. 2 is a belt pulley in FIG. 1.
Figure 3 shows a belt pulley for a rack-type electric power steering apparatus according to an embodiment of the present invention.
Figure 4 shows an embodiment of the driven pulley of the belt pulley of Figure 3;
FIG. 5 shows an embodiment of a drive pulley among the belt pulleys of FIG. 3.
6 shows another embodiment of the driven pulley of the present invention.
Figure 7 shows another embodiment of the driven pulley of the present invention.
Figure 8 shows another embodiment of the drive pulley of the present invention.
9 shows another embodiment of the drive pulley of the present invention.
10 shows a scanning electron microscope (SEM) image of the fracture surface of the organic-inorganic composite material of the present invention.
11 shows the results of thermogravimetric analysis of the organic-inorganic composite material of the present invention.
Figure 12 shows the tensile strength results of the organic-inorganic composite material of the present invention.
Figure 13 shows the results of the flexural modulus of the organic-inorganic composite material of the present invention.
14 shows the impact strength results of the organic-inorganic composite material of the present invention.
Figure 15 shows the results of the friction coefficient measurement of the organic-inorganic composite material of the present invention.
16 shows the results of the stiffness test by applying the organic-inorganic composite material of the present invention to a driven pulley (ball nut pulley).
17 shows the results of the stiffness test by applying the organic-inorganic composite material of the present invention to a drive pulley (motor pulley).
18 shows the results of the flange breakage test by applying the organic-inorganic composite material of the present invention to a driven pulley (ball nut pulley).
19 shows the results of the flange breakage test by applying the organic-inorganic composite material of the present invention to a drive pulley (motor pulley).

이하, 본 발명을 상세히 설명한다.Hereinafter, the present invention will be described in detail.

도 3은 본 발명의 일 실시예에 따른 랙타입 전동식 파워 스티어링 장치를 도시한 도면이다. 도 3을 참조하면, 랙타입 전동식 파워 스티어링 장치는(R-EPS, 100)는 회전 액추에이터의 동력에 의해 차량의 주행속도에 따라 핸들의 조타력을 주차 또는 저속시 가볍게 해주고, 고속시 무겁게 하여 고속 주행 안정성을 제공함과 아울러 비상시 급속한 조향이 이루어지도록 함으로써 운전자에게 최적의 조향 조건을 제공하기 위해 사용된다.3 is a view showing a rack-type electric power steering apparatus according to an embodiment of the present invention. Referring to FIG. 3, the rack-type electric power steering device (R-EPS, 100) lightens the steering force of the steering wheel according to the driving speed of the vehicle by parking or low speed by the power of the rotating actuator, and makes it heavy at high speed. It is used to provide optimal steering conditions to the driver by providing rapid driving in an emergency in addition to providing driving stability.

도 3을 참조하면, 랙타입 전동식 파워 스티어링 장치는(100)는 피니언 기어(110)와, 스티어링 링크부재(120)와, 벨트풀리(130) 및 회전 액추에이터(140)를 포함한다. Referring to FIG. 3, the rack-type electric power steering apparatus 100 includes a pinion gear 110, a steering link member 120, a belt pulley 130 and a rotating actuator 140.

피니언 기어(110)는 회전 운동을 수평 운동으로 바꾸거나, 수평 운동을 회전 운동으로 바꾸어주는 기어 장치로, 내부에 차량의 핸들 축이 삽입되어 핸들과 연결된다. The pinion gear 110 is a gear device that converts a rotational motion into a horizontal motion or a horizontal motion into a rotational motion, and a steering wheel shaft of a vehicle is inserted into the handle to connect the steering wheel.

스티어링 링크부재(120)의 일측에는 피니언 기어(110)와 치합되는 랙 기어(121)가 형성되고, 타측에는 스크류(122)가 형성된다. 이처럼, 스티어링 링크부재(120)의 피니언 기어(110)에 랙 기어(121)가 치합됨으로써, 랙 기어(121)가 전후로 이동하게 되면 차량의 핸들이 피니언 기어(110)에 의해 좌우로 회전하게 된다. A rack gear 121 that meshes with the pinion gear 110 is formed on one side of the steering link member 120, and a screw 122 is formed on the other side. As such, when the rack gear 121 is engaged with the pinion gear 110 of the steering link member 120, when the rack gear 121 moves back and forth, the steering wheel of the vehicle is rotated left and right by the pinion gear 110. .

벨트풀리(130)는 스크류(122) 축에 삽입 연결된 종동풀리(131)와, 종동풀리(131)와 벨트(133)에 의해 연결된 구동풀리(132)로 이루어질 수 있다. 여기서, 스티어링 링크부재(120)와, 벨트풀리(130)는 하우징(150)을 구비하여 그 내부에 삽입될 수 있는데, 이는 외부로부터 유입되는 이물질을 차단하고 작업자의 안전을 도모하기 위함이다.The belt pulley 130 may be composed of a driven pulley 131 inserted into the screw 122 shaft and a driven pulley 132 connected by the driven pulley 131 and the belt 133. Here, the steering link member 120 and the belt pulley 130 may be provided with a housing 150 and inserted therein, to block foreign matter flowing from the outside and to promote worker safety.

도 4는 종동풀리(131)의 도면으로서, 도 4를 참조하면, 종동풀리(131)는 수지 소재로 형성될 수 있다. 이처럼, 종동풀리(131)가 수지 소재로 형성됨에 따라, 그 무게가 종래의 스틸 소재로 형성된 종동풀리의 무게보다 약 1/4로 감소될 수 있다. 이와 같이, 종동풀리(131)가 경량화 됨에 따라, 종래의 스틸 소재로 형성된 종동풀리를 사용하였을 때보다 차량의 운전시 핸들의 조타력이 향상되게 된다. 4 is a view of the driven pulley 131. Referring to FIG. 4, the driven pulley 131 may be formed of a resin material. As such, as the driven pulley 131 is formed of a resin material, its weight can be reduced to about 1/4 of the weight of the driven pulley formed of a conventional steel material. As described above, as the driven pulley 131 becomes lighter, the steering force of the steering wheel when driving the vehicle is improved than when the driven pulley formed of a conventional steel material is used.

종동풀리(131)는 내부에 관통공이 형성된 원기둥 형상의 몸체부(131a)와, 몸체부(131a)의 일측에 형성되고 종동풀리(131)의 둘레면과 수직된 방향으로 돌출된 이탈 방지부(131b)로 이루어질 수 있다. The driven pulley 131 has a cylindrical body portion 131a having a through hole formed therein, and a departure prevention portion formed on one side of the body portion 131a and protruding in a direction perpendicular to the peripheral surface of the driven pulley 131 ( 131b).

이때, 몸체부(131a)의 외륜에는 일측으로 경사각이 형성된 다수의 벨트 홈(131c)들이 이격되어 형성될 수도 있는데, 이는 벨트(133)가 종동풀리(131)의 경사진 벨트 홈(131c)들을 따라 회전할 수 있도록 하기 위함이다.At this time, a plurality of belt grooves 131c having an inclination angle formed on one side may be spaced apart from the outer ring of the body portion 131a. This is to enable rotation.

이때, 종동풀리(131)의 타측에는 하우징(150)이 배치될 수 있는데, 이는 종동풀리(131)의 회전시 벨트(133)가 이탈 방지부(131b)와 하우징(150) 사이에 배치되어 벨트(133)가 종동풀리(131)로부터 이탈하는 것을 방지하기 위함이다. At this time, the housing 150 may be disposed on the other side of the driven pulley 131, which is a belt 133 is disposed between the separation preventing portion 131b and the housing 150 when the driven pulley 131 rotates. This is to prevent the 133 from deviating from the driven pulley 131.

이에 따라, 종동풀리(131)의 일측은 이탈 방지부(131b)에 의해 막혀 있고, 타측은 하우징(150)에 의해 막혀 있으므로, 종동풀리(131)의 일측에만 이탈 방지부(131b)를 구비하여도 벨트(133)가 외부로 이탈하지 않게 된다. 이때, 벨트 홈(131c)들의 경사각은 하우징(150)에서 이탈 방지부(131b)가 구비된 방향으로 약 5˚로 형성됨이 바람직하나, 이는 실시자의 필요에 따라 달라질 수 있다.Accordingly, one side of the driven pulley 131 is blocked by the escape prevention portion 131b, and the other side is blocked by the housing 150, so that only one side of the driven pulley 131 is provided with a departure prevention portion 131b. Even the belt 133 does not deviate to the outside. At this time, the inclination angle of the belt groove (131c) is preferably formed in the direction in which the departure prevention portion 131b is provided in the housing 150 is about 5 degrees, which may vary according to the needs of the practitioner.

도 5는 구동풀리(132)의 도면으로서, 도 5를 참조하면, 구동풀리(132)는 수지 소재로 형성되며, 내부에 관통공이 형성된 원기둥 형상으로 이루어질 수 있다. 이처럼, 구동풀리(132)가 수지 소재로 형성됨에 따라, 그 무게가 종래의 스틸 소재로 형성된 구동풀리의 무게보다 약 1/4로 감소될 수 있다. 이와 같이, 구동풀리(132)가 경량화 됨에 따라, 종래의 스틸 소재로 형성된 구동풀리를 사용하였을 때보다 차량의 운전시 핸들의 조타력이 향상되게 된다. 5 is a view of the driving pulley 132, referring to FIG. 5, the driving pulley 132 is formed of a resin material, and may be formed in a cylindrical shape with a through hole formed therein. As such, as the driving pulley 132 is formed of a resin material, its weight can be reduced to about 1/4 of the weight of the driving pulley formed of a conventional steel material. As described above, as the driving pulley 132 is made lighter, the steering force of the steering wheel when driving the vehicle is improved than when the driving pulley formed of a conventional steel material is used.

구동풀리(132)의 외륜에는 일측으로 경사각이 형성된 다수의 벨트 홈(132a)들이 이격되어 형성될 수도 있는데, 이는 벨트(133)가 구동풀리(132)의 경사진 벨트 홈(132a)들을 따라 회전할 수 있도록 하기 위함이다. On the outer ring of the drive pulley 132, a plurality of belt grooves 132a having an inclination angle formed on one side may be formed to be spaced apart, which means the belt 133 rotates along the inclined belt grooves 132a of the drive pulley 132 It is to make it possible.

이때, 구동풀리(132)의 일측에는 회전 액추에이터(140)가 결합될 수 있는데, 이는 구동풀리(132)의 회전시 벨트(133)가 구동풀리(132)로부터 이탈하는 것을 방지하기 위함이다. At this time, the rotation actuator 140 may be coupled to one side of the drive pulley 132, to prevent the belt 133 from being detached from the drive pulley 132 when the drive pulley 132 rotates.

예를 들어, 구동풀리(132)의 일측 방향으로 벨트 홈(132a)이 형성되게 되면, 벨트(133)가 구동풀리(132)의 일측 방향을 따라 회전 이동하게 되는데, 이렇게 되면 벨트(133)가 구동풀리(132)의 일측으로 치우치게 되어 이탈할 수 있기 때문이다. 따라서, 구동풀리(132)의 일측에 회전 액추에이터(140)를 위치시키게 되면 벨트(133)의 측면이 회전 액추에이터(133)에 지지되어 구동풀리(132)로부터 이탈하지 않게 된다.For example, when the belt groove 132a is formed in one direction of the driving pulley 132, the belt 133 rotates and moves along one direction of the driving pulley 132, in which case the belt 133 This is because it can be displaced because it is biased toward one side of the driving pulley 132. Accordingly, when the rotary actuator 140 is positioned on one side of the driving pulley 132, the side surface of the belt 133 is supported by the rotary actuator 133 so that it does not deviate from the driving pulley 132.

이때, 벨트 홈(132a)들의 경사각은 약 5˚로 형성됨이 바람직하나, 이는 실시자의 필요에 따라 달라질 수 있다.At this time, it is preferable that the inclination angle of the belt grooves 132a is formed to be about 5 degrees, but this may vary depending on the needs of the practitioner.

종동풀리(131) 및 구동풀리(132)의 소재로서 수지는 페놀(Phenol), 폴리프탈아미드(PPA, Polypthalamide), 폴리페닐렌 설파이드(PPS:Polyphenylene sulfide)중 선택된 어느 하나로 이루어질 수 있다.As a material of the driven pulley 131 and the driving pulley 132, the resin may be made of any one selected from phenol, polypthalamide (PPA), and polyphenylene sulfide (PPS).

페놀(Phenol)로 이루어진 수지는 분해온도가 높은 분자구조를 갖고 있기 때문에 고내열, 고내구성이 뛰어나고, 가공성, 치수 안정성, 전기 절연성 및 내산성 등이 우수하며, 고온에서도 강성을 유지할 수 있는 장점이 있다.Since the resin made of phenol (Phenol) has a molecular structure with a high decomposition temperature, it has excellent heat resistance, high durability, excellent workability, dimensional stability, electrical insulation and acid resistance, and has the advantage of maintaining rigidity at high temperatures. .

폴리프탈아미드(PPA, Polypthalamide)로 이루어진 수지는 분자 주쇄 중에 방향족 구조를 가지고 있기 때문에 고강도, 고강성, 고내열, 치수 안정성 등에 우수하며, 내충격성이 강하고 고온에서도 강성을 유지할 수 있는 장점이 있다.Resin made of polyphthalamide (PPA) has an aromatic structure in the molecular backbone, so it is excellent in high strength, high stiffness, high heat resistance, dimensional stability, and has the advantage of being strong in impact resistance and maintaining stiffness even at high temperatures.

폴리페닐렌 설파이드(PPS:Polyphenylene sulfide)는 치수 안정성이 가장 뛰어난 열가소성 수지 중 하나로, 고내열, 고강도, 가공성이 우수하고, 수분 흡수율이 거의 없어 내화학성이 우수한 장점이 있다.Polyphenylene sulfide (PPS) is one of the most excellent dimensional stability thermoplastic resins. It has the advantages of high heat resistance, high strength, processability, and little water absorption, so it has excellent chemical resistance.

회전 액추에이터(140)의 회전 축은 구동풀리(132)의 내륜에 삽입되어 구동풀리(132)를 회전 구동시킨다. 따라서, 회전 액추에이터(140)가 좌우로 회전 구동하게 되면, 구동풀리(132)의 동력이 벨트(133)를 통해 스티어링 링크부재(120)로 부가된다. 이때, 회전 액추에이터(140)는 운전자가 핸들을 좌우로 회전시키게 되면, 차량에 내장된 조향토크센서에 의해 동작하게 되며, ECU 에서 회전 액추에이터(140)의 동력을 제어하게 된다.The rotating shaft of the rotary actuator 140 is inserted into the inner ring of the driving pulley 132 to rotate the driving pulley 132. Therefore, when the rotary actuator 140 is rotated left and right, power of the driving pulley 132 is added to the steering link member 120 through the belt 133. At this time, the rotary actuator 140 is operated by the steering torque sensor built into the vehicle when the driver rotates the handle from side to side, and controls the power of the rotating actuator 140 in the ECU.

이에 따라, 운전자가 핸들을 회전시키게 되면, 차량에 내장된 조향토크센서에 의해 회전 액추에이터(140)가 동작하게 되며, 회전 액추에이터(140)의 회전 축에 연결된 구동풀리(132)가 함께 회전하게 된다. 이처럼 구동풀리(132)가 회전하게 되면, 구동풀리(132)와 벨트(133)에 의해 연결된 종동풀리(131) 또한 함께 회전하게 되고, 종동풀리(131)의 내륜에 삽입된 스크류(122)가 회전하며 스티어링 링크부재(120)를 전방 또는 후방으로 이동시키게 된다. 이에 따라, 스티어링 링크부재(120)의 일측에 형성된 랙 기어(121)가 회전하며 전방 또는 후방으로 이동하게 되고, 랙 기어(121)와 치합된 피니언 기어(110) 또한 회전하게 되어 피니언 기어(110)와 연결된 핸들의 조타력을 조절하게 되는 것이다.Accordingly, when the driver rotates the steering wheel, the rotation actuator 140 is operated by the steering torque sensor built in the vehicle, and the driving pulley 132 connected to the rotation axis of the rotation actuator 140 is rotated together. . When the drive pulley 132 is rotated as described above, the driven pulley 132 and the driven pulley 131 connected by the belt 133 also rotate, and the screw 122 inserted into the inner ring of the driven pulley 131 is rotated. It rotates and moves the steering link member 120 forward or backward. Accordingly, the rack gear 121 formed on one side of the steering link member 120 rotates and moves forward or rear, and the pinion gear 110 meshed with the rack gear 121 also rotates, thereby causing the pinion gear 110 to rotate. ) Is to adjust the steering force of the handle connected.

전술한 바와 같이, 랙타입 전동식 파워 스티어링 장치는(100)는 엔진동력을 사용하지 않고 모터를 통해 스티어링 장치를 제어하게 되므로, 연비효율이 향상된다.As described above, the rack-type electric power steering apparatus 100 controls the steering apparatus through a motor without using engine power, thereby improving fuel efficiency.

또한, 종동풀리(131) 및 구동풀리(132)를 수지 소재로 형성하여 그 무게를 스틸 소재로 형성된 종동풀리의 무게보다 약1/4로 감소시킴으로써, 차량의 운전시 핸들의 조타력을 향상시키게 된다.In addition, the driven pulley 131 and the driving pulley 132 are formed of a resin material to reduce the weight to about 1/4 of the weight of the driven pulley formed of a steel material, thereby improving the steering force of the steering wheel when driving a vehicle. do.

또한, 종래에는 종동풀리(131) 및 구동풀리(132)의 몸체부(131a, 132a)를 스틸 소재로 형성하고, 하우징(150)을 수지 소재로 형성함으로써, 종동풀리(131) 및 구동풀리(132)의 성형시 하우징(150)과 몸체부(131a, 132a)를 각각 사출 성형한 후, 하우징(150)에 몸체부(131a, 132a)를 인서트 해야 하므로 작업 공정이 번거로웠는데, 본 발명은 종동풀리(131) 및 구동풀리(132)의 전체 부위를 수지 소재로 형성하여 한번의 사출 공정만으로 종동풀리(131) 및 구동풀리(132)를 제작할 수 있게 되어 작업공수가 줄어들게 된다.Further, conventionally, by forming the body parts 131a and 132a of the driven pulley 131 and the driving pulley 132 from a steel material, and forming the housing 150 from a resin material, the driven pulley 131 and the driving pulley ( When molding the housing 150 and the body parts 131a and 132a during injection molding, the body parts 131a and 132a need to be inserted into the housing 150, so the work process was cumbersome. Since the entire portion of the driven pulley 131 and the driving pulley 132 is formed of a resin material, it is possible to manufacture the driven pulley 131 and the driving pulley 132 with only one injection process, thereby reducing the work time.

또한, 종동풀리(131) 및 구동풀리(132)를 수지 소재로 형성하여 종래 각각의 종동풀리 및 구동풀리 무게보다 약1/4로 감소시킴으로써, 종동풀리(131) 및 구동풀리(132)의 회전 구동시 벨트(133)와의 마찰음이 저하되게 된다. In addition, the driven pulley 131 and the driving pulley 132 are formed of a resin material, thereby reducing the weight of each driven pulley and driving pulley to about 1/4 of the weight of the driven pulley 131 and driving pulley 132, respectively. When driving, the friction sound with the belt 133 is lowered.

아울러, 종동풀리(131)의 몸체부(131a) 외륜에 경사각이 형성된 다수의 벨트 홈(131c)들을 구비하여, 종동풀리(131)의 일측에만 이탈 방지부(131b)를 형성함으로써 종동풀리(131)의 무게를 더욱 감소시키고, 벨트(133) 측면부의 마모를 줄일 수 있게 된다.In addition, the driven pulley (131) by providing a plurality of belt grooves (131c) inclined angle is formed on the outer ring of the body portion (131a) of the driven pulley (131), forming a departure prevention portion (131b) on only one side of the driven pulley (131) ) It is possible to further reduce the weight, it is possible to reduce the wear of the side portion of the belt (133).

또한, 구동풀리(132)의 외륜에 경사각이 형성된 다수의 벨트 홈(132a)들을 구비하여, 구동풀리(132)의 양측에 형성된 이탈 방지부(131b)를 제거함으로써 구동풀리(132)의 무게를 더욱 감소시키고, 벨트(133) 측면부의 마모를 줄일 수 있게 된다.In addition, the plurality of belt grooves 132a having an inclined angle formed on the outer ring of the drive pulley 132 is provided to remove the departure preventing portions 131b formed on both sides of the drive pulley 132, thereby increasing the weight of the drive pulley 132. Further, it is possible to reduce the wear of the side portions of the belt 133.

도 6 및 도 7은 종동풀리의 다른 실시예를 도시한 도면이다. 6 and 7 are views showing another embodiment of the driven pulley.

도 6을 참조하면, 종동풀리(231)는 몸체부(131a)의 내부에 스틸 소재의 지지부(131d)를 더 구비할 수도 있다. 이때, 지지부(131d)는 관통공이 형성된 원기둥 형상으로 이루어져, 종동풀리(231)의 내부에 삽입되어 결합될 수 있다. Referring to FIG. 6, the driven pulley 231 may further include a steel material support portion 131d inside the body portion 131a. At this time, the support portion (131d) is made of a cylindrical shape having a through hole, it can be inserted into the interior of the driven pulley (231) is coupled.

이처럼, 스틸 소재의 지지부(131d)가 수지 소재의 종동풀리(231) 내부에 삽입됨에 따라 종동풀리(231)의 회전시 몸체부(131a)의 내륜이 스티어링 링크부재(120)에 의해 쉽게 마모되는 것을 방지할 수 있게 된다.As such, as the support portion 131d of the steel material is inserted into the driven pulley 231 of the resin material, the inner ring of the body portion 131a is easily worn by the steering link member 120 when the driven pulley 231 is rotated. Can be prevented.

한편, 도 7을 참조하면, 종동풀리(331)는 지지부(131d)의 일측에 지지부(131d)의 둘레면과 수직된 방향으로 돌출된 이탈 방지부(131e)를 더 구비할 수도 있다. 이때, 지지부(131d)에 형성된 이탈 방지부(131e)는 몸체부(131a)의 이탈 방지부(131b)와 대응되게 형성되고, 지지부(131d)가 몸체부(131a)에 삽입 되었을 때 몸체부(131a)의 이탈 방지부(131b)와 대향하게 배치될 수 있다. 이에 따라, 이탈 방지부(131b, 131e)들은 몸체부(131a)의 양측에 각각 배치되게 된다.Meanwhile, referring to FIG. 7, the driven pulley 331 may further include a departure preventing portion 131e protruding in a direction perpendicular to the circumferential surface of the supporting portion 131d on one side of the supporting portion 131d. At this time, the departure prevention portion 131e formed on the support portion 131d is formed to correspond to the departure prevention portion 131b of the body portion 131a, and when the support portion 131d is inserted into the body portion 131a, the body portion ( It may be disposed to face the departure preventing portion 131b of 131a). Accordingly, the departure preventing portions 131b and 131e are disposed on both sides of the body portion 131a, respectively.

이처럼, 이탈 방지부(131b, 131e)들이 몸체부(131a)의 양측에 각각 배치됨에 따라 종동풀리(331)의 회전시 벨트(133)의 양 측면이 이탈 방지부(131b, 131e) 사이에 지지되어 벨트(133)의 이탈을 보다 안정적으로 방지할 수 있게 된다.As described above, as the separation preventing portions 131b and 131e are disposed on both sides of the body portion 131a, both sides of the belt 133 are supported between the separation preventing portions 131b and 131e when the driven pulley 331 rotates. It becomes possible to more stably prevent the separation of the belt 133.

도 8 및 도 9은 구동풀리의 다른 실시예를 도시한 도면이다. 8 and 9 are views showing another embodiment of the driving pulley.

도 8을 참조하면, 구동풀리(232)는 내부에 스틸 소재의 지지부(132b)를 더 구비할 수도 있다. 이때, 지지부(132b)는 관통공이 형성된 원기둥 형상으로 이루어져, 구동풀리(232)의 관통공 내부에 삽입되어 결합될 수 있다. Referring to FIG. 8, the driving pulley 232 may further include a support portion 132b made of steel. At this time, the support portion 132b is formed in a cylindrical shape having a through hole, and may be inserted into and coupled to the through hole of the driving pulley 232.

이처럼, 스틸 소재의 지지부(132b)가 수지 소재의 구동풀리(232) 내부에 삽입됨에 따라 구동풀리(232)의 회전시 구동풀리의(232) 내륜이 스티어링 링크부재(120)에 의해 쉽게 마모되는 것을 방지할 수 있게 된다.As such, as the support portion 132b of the steel material is inserted into the drive pulley 232 of the resin material, the inner ring of the drive pulley 232 is easily worn by the steering link member 120 when the drive pulley 232 rotates. Can be prevented.

한편, 도 9를 참조하면, 구동풀리(332)는 구동풀리(332)의 일측에 구동풀리(332)의 둘레면과 수직된 방향으로 돌출된 이탈 방지부(132c)를 더 구비할 수도 있다. 이때, 회전 액추에이터(140)는 구동풀리(332)의 타측에 배치되어 이탈 방지부(132c)와 대향되게 배치될 수 있는데, 이는 구동풀리(332)가 회전할 때 벨트(133)가 회전 액추에이터(140)와 이탈 방지부(132c) 사이에 지지되어 벨트(133)의 이탈을 보다 안정적으로 방지하기 위함이다.Meanwhile, referring to FIG. 9, the driving pulley 332 may further include a departure preventing portion 132c protruding in a direction perpendicular to the circumferential surface of the driving pulley 332 on one side of the driving pulley 332. At this time, the rotating actuator 140 may be disposed on the other side of the driving pulley 332 and disposed to face the departure preventing portion 132c, which is the belt 133 when the driving pulley 332 rotates the rotating actuator ( 140) and is provided between the departure preventing portion 132c to more stably prevent the separation of the belt 133.

이하, 실시예를 통하여 본 발명을 더욱 상세히 설명하고자 한다. 이들 실시예는 오로지 본 발명을 예시하기 위한 것으로서, 본 발명의 범위가 이들 실시예에 의해 제한되는 것으로 해석되지는 않는 것은 당업계에서 통상의 지식을 가진 자에게 있어서 자명할 것이다.Hereinafter, the present invention will be described in more detail through examples. These examples are only for illustrating the present invention, it will be apparent to those skilled in the art that the scope of the present invention is not to be construed as limited by these examples.

제조예. 유무기 복합소재 조성비Manufacturing example. Composition ratio of organic and inorganic materials

본 발명의 유무기 복합소재를 제조하기 위한, 원재료의 조성비(배합비)를 하기의 표 1에서와 같이 준비한다.To prepare the organic-inorganic composite material of the present invention, the composition ratio (mixing ratio) of raw materials is prepared as shown in Table 1 below.

구분division 조성비Subsidy 시료 1Sample 1 PPS 75 wt% + GF 20 wt% + AF 5 wt%PPS 75 wt% + GF 20 wt% + AF 5 wt% 시료 2Sample 2 PPS 70 wt% + GF 20 wt% + AF 5 wt% + CB 5 wt%PPS 70 wt% + GF 20 wt% + AF 5 wt% + CB 5 wt% 시료 3Sample 3 PPS 70 wt% + GF 20 wt% + AF 10 wt%PPS 70 wt% + GF 20 wt% + AF 10 wt% 시료 4Sample 4 PPS 65 wt% + GF 30 wt% + AF 5 wt%PPS 65 wt% + GF 30 wt% + AF 5 wt% 시료 5Sample 5 PPS 70 wt% + GF 20 wt% + AF 5 wt% + 세라믹 5 wt%PPS 70 wt% + GF 20 wt% + AF 5 wt% + Ceramic 5 wt% 시료 6Sample 6 PPS 60 wt% + GF 30 wt% + AF 5 wt% + CB 5 wt%PPS 60 wt% + GF 30 wt% + AF 5 wt% + CB 5 wt%

상기 표 1에서, PPS는 폴리페닐렌설파이드(Polyphenylensulfied), GF는 유리섬유(Glss Fiber), AF는 아라미드 섬유(Aramid Fiber), 세라믹은 세라믹 섬유(Ceramic micro Fiber), CB는 카본블랙(Carbon Black)을 의미한다.In Table 1, PPS is polyphenylene sulfide (Polyphenylensulfied), GF is glass fibers (Glss Fiber), AF is aramid fiber (Aramid Fiber), ceramic is ceramic fiber (Ceramic micro Fiber), CB is carbon black (Carbon Black) ).

실시예. 유무기 복합소재의 제조Example. Manufacturing of organic and inorganic composite materials

상기 제조예에서 준비된 시료 1 내지 6에 대하여, 압출기를 이용하여 복합소재를 제조한다.For samples 1 to 6 prepared in the above production example, a composite material is prepared using an extruder.

복합소재의 제조 시, 하기의 표 2에 기재된 압출기의 실린더 온도 조건, 스크류(screw)의 속도, 원재료의 공급(Feeder)속도에 따라 복합소재를 제조하였다.(하기 표 2의 원재료 공급속도에서, Main은 PPS의 공급속도이며, Second는 AF, 미네랄 및/또는 CB의 공급속도이며, Side는 GF의 공급속도이다.)When manufacturing the composite material, the composite material was prepared according to the cylinder temperature conditions of the extruder shown in Table 2 below, the speed of the screw, and the feeder speed of the raw material. Main is PPS supply speed, Second is AF, mineral and / or CB supply speed, and Side is GF supply speed.)

한편, 실시예 5의 경우, 압출조건을 1차와 2차의 연속공정에 의하여 수행한다.On the other hand, in the case of Example 5, the extrusion conditions are performed by primary and secondary continuous processes.

구분division 원재료Raw materials 압출조건Extrusion condition
온도Temperature screw속도screw speed 원재료 공급(Feeder) 속도Feed rate of raw materials MainMain SecondSecond sideside 실시예 1Example 1 시료 1Sample 1 260~280 ℃260 ~ 280 ℃ 170 rpm170 rpm 17 Hz17 Hz 3.5 Hz3.5 Hz 4.1 Hz4.1 Hz 실시예 2Example 2 시료 2Sample 2 260~280 ℃260 ~ 280 ℃ 300 rpm300 rpm 6.2 rpm6.2 rpm 12.5 Hz12.5 Hz 3 Hz3 Hz 실시예 3Example 3 시료 3Sample 3 260~280 ℃260 ~ 280 ℃ 170 rpm170 rpm 17 Hz17 Hz 9.5 Hz9.5 Hz 4.1 Hz4.1 Hz 실시예 4Example 4 시료 4Sample 4 260~280 ℃260 ~ 280 ℃ 250 rpm250 rpm 2.7 rpm2.7 rpm 10 Hz10 Hz 1.3 Hz1.3 Hz 실시예 5Example 5 시료 5Sample 5 260~280 ℃260 ~ 280 ℃ 1차Primary 170 rpm170 rpm 17 Hz17 Hz 3.5 Hz3.5 Hz 4.1 Hz4.1 Hz 2차Secondary 170 rpm170 rpm 8 Hz8 Hz 1.1 Hz1.1 Hz -- 실시예 6Example 6 시료 6Sample 6 260~280 ℃260 ~ 280 ℃ 250 rpm250 rpm 2.7 rpm2.7 rpm 10 Hz10 Hz 1.3 Hz1.3 Hz

실험예 1. 파단면 확인(SEM)Experimental Example 1. Confirmation of fracture surface (SEM)

본 발명의 유무기 복합소재의 계면 상용성을 확인하고자, 상기 실시예에서 제조된 유무기 복합소재의 파단면을 주사전자현미경(SEM)을 이용하여 확인하였으며, 확인결과를 도 10((a): 실시예 1, (b): 실시예 2, (c): 실시예 3, (d): 실시예 4, (e): 실시예 5, (f): 실시예 6)에 도시하였다.In order to confirm the interfacial compatibility of the organic-inorganic composite material of the present invention, the fracture surface of the organic-inorganic composite material prepared in the above embodiment was confirmed using a scanning electron microscope (SEM), and the confirmation result is shown in FIG. 10 ((a). : Example 1, (b): Example 2, (c): Example 3, (d): Example 4, (e): Example 5, (f): Example 6).

도 10을 참조하면, 유리 섬유(GF)와 아라미드 섬유(AF)는 PPS 매트릭스와 우수한 상용성으로 인하여 섬유 표면에 남아 있는 것을 확인할 수 있으며, 배향 및 분산도가 일정 정도 이상 확보된 것을 알 수 있다.Referring to FIG. 10, it can be seen that the glass fibers (GF) and the aramid fibers (AF) remain on the fiber surface due to excellent compatibility with the PPS matrix, and it can be seen that the orientation and dispersion are secured to a certain degree or more. .

실험예 2. 열중량 분석(TGA)Experimental Example 2. Thermogravimetric Analysis (TGA)

상기 실시예에서 제조된 유무기 복합소재와, 비교예로서 순수한 PPS 수지에 대하여 열중량 분석을 수행하였으며, 그 결과를 도 11에 도시하였다.Thermogravimetric analysis was performed on the organic-inorganic composite material prepared in the above example and pure PPS resin as a comparative example, and the results are shown in FIG. 11.

도 11을 참조하면, 실시예에서 제조된 유무기 복합소재의 무기섬유 함량은 비교예인 순수 PPS 수지의 잔량과 대비하여, 20 내지 30 wt%이상 높은 것을 확인할 수 있다. 이는 본 발명의 유무기 복합소재 제조시 초기 투입했던 유리섬유 및 무기술 등이 압출 후에도 유지되고 있으며, 균일한 혼합이 이루어졌음을 알 수 있다.Referring to Figure 11, it can be seen that the inorganic fiber content of the organic-inorganic composite material prepared in Example, compared to the residual amount of pure PPS resin, which is a comparative example, is 20 to 30 wt% or higher. It can be seen that glass fibers and non-technologies, etc., which were initially introduced during the production of the organic-inorganic composite material of the present invention, are maintained even after extrusion, and uniform mixing is achieved.

실험예 3. 기계적 물성 평가Experimental Example 3. Evaluation of mechanical properties

상기 실시예에서 제조된 유무기 복합소재의 인장강도(ASTM D638), 굴곡탄성율(ASTM D790) 및 충격강도(ASTM D256) 시험을 수행하였으며, 수행결과를 도 12(인장강도), 도 13(굴곡탄성율) 및 도 14(충격강도)에 도시하였다.Tensile strength (ASTM D638), flexural modulus (ASTM D790) and impact strength (ASTM D256) tests of the organic-inorganic composite material prepared in the above examples were performed, and the results are shown in FIGS. 12 (tensile strength) and 13 (flexion). Elastic modulus) and FIG. 14 (impact strength).

도 12를 참조하면, 인장강도가 순수 PPS 수지(55 MPa)보다 향상된 것을 확인할 수 있으며, 도 13을 참조하면 굴곡탄성률이 향상된 것을 확인할 수 있다. 이는, 본 발명의 유무기 복합소재에서 유리섬유의 분산에 따른 보강 효과인 것으로 추정되며, 유리섬유가 외부에서 가해지는 하중의 상당부분을 흡수하여 강화효율이 향상되었을 것으로 사료된다.Referring to Figure 12, it can be seen that the tensile strength is improved over pure PPS resin (55 MPa), and referring to Figure 13, it can be seen that the flexural modulus is improved. This is presumed to be a reinforcing effect of dispersion of glass fibers in the organic-inorganic composite material of the present invention, and it is considered that the reinforcement efficiency was improved by absorbing a significant portion of the load applied by the glass fibers from the outside.

한편, 도 12에서, 아라미드 섬유의 함량을 5 wt%에서 10 wt%(실시예 3)으로 향상시키면 인장강도가 감소한다. 또한, 카본블랙(실시예 2, 실시예 6)과 세라믹 섬유(실시예 5)을 추가하였을 경우에도 인장강도 값은 감소한다.On the other hand, in FIG. 12, when the content of the aramid fiber is improved from 5 wt% to 10 wt% (Example 3), tensile strength decreases. In addition, when carbon black (Example 2, Example 6) and ceramic fiber (Example 5) are added, the tensile strength value decreases.

도 13에서, 굴곡탄성율의 경우, 유리 섬유 이외에 필러(아라미드 섬유, 카본블랙) 추가함에 따가 감소하는 경향을 보인다.(실시예 2, 실시예 5, 실시예 6) 실시예 1, 실시예 4 및 실시예 6의 굴곡탄성율은 모두 10 GPa 이상을 보인다.In Fig. 13, in the case of the flexural modulus, in addition to glass fibers, a filler (aramid fiber, carbon black) tends to decrease with addition (Example 2, Example 5, Example 6). Examples 1, 4 and The flexural modulus of Example 6 shows all of 10 GPa or more.

도 14에서, 충격강도의 값이 향상된 것을 확인할 수 있으며, 특히, 실시예1, 실시예 2 및 실시예 4는 5.0 KJ/m2 이상의 값을 보이는 것을 확인할 수 있다.In FIG. 14, it can be seen that the value of the impact strength was improved, and in particular, Example 1, Example 2, and Example 4 were confirmed to show a value of 5.0 KJ / m 2 or more.

실험예 4. 마찰 특성 평가Experimental Example 4. Evaluation of friction characteristics

상기 실시예에서 제조된 유무기 복합소재(실시예 1, 실시예 2, 실시예 6) 및 추가 조성비에 따른 실시예 7(PPS 53 wt% + GF 40 wt% + AF 5 wt% + CB 2 wt%)을 풀리(Pulley)에 적용한 시편을 마찰 및 마모 특성을 시험하였다. 시편을 시험장비 상하부에 장착한 후, 일정 하중(50 N) 하에서 왕복운동 시켜 마찰계수 및 마모량을 확인하였으며, 마찰계수의 결과를 도 15에 도시하고, 마모량의 결과치를 하기 표 3에 정리하였다.Inorganic composite material prepared in the above Example (Example 1, Example 2, Example 6) and Example 7 according to the additional composition ratio (PPS 53 wt% + GF 40 wt% + AF 5 wt% + CB 2 wt %) Was applied to the pulley to test the friction and wear properties. After the specimen was mounted on the upper and lower parts of the test equipment, the friction coefficient and the amount of wear were checked by reciprocating under a certain load (50 N), the results of the friction coefficient are shown in FIG. 15, and the results of the amount of wear are summarized in Table 3 below.

시험편Test piece 상부무게(g)Upper weight (g) 마모량Wear
(%)(%) 하부부무게(g)Lower part weight (g) 마모량Wear
(%)(%) 시험전Before test 시험후After the test 시험전Before test 시험후After the test 실시예 1
(PPS 75 wt%/GF 20 wt%/AF 5 wt%)Example 1
(PPS 75 wt% / GF 20 wt% / AF 5 wt%) 0.4270.427 0.4250.425 0.3750.375 10.46710.467 10.46510.465 0.0210.021 실시예 2
(PPS 70 wt%/GF 20 wt%/AF 5 wt%/CB 5 wt%)Example 2
(PPS 70 wt% / GF 20 wt% / AF 5 wt% / CB 5 wt%) 0.4170.417 0.4160.416 0.2400.240 10.04710.047 10.04610.046 0.0120.012 실시예 6
(PPS 60 wt%/GF 30 wt%/AF 5 wt%/CB 5 wt%)Example 6
(PPS 60 wt% / GF 30 wt% / AF 5 wt% / CB 5 wt%) 0.4160.416 0.4150.415 0.3600.360 10.18710.187 10.18510.185 0.0250.025 추가 실시예
(PPS 53 wt%/GF 40 wt%/AF 5 wt%/CB 2 wt%)Additional Examples
(PPS 53 wt% / GF 40 wt% / AF 5 wt% / CB 2 wt%) 0.4420.442 0.4400.440 0.4070.407 11.21111.211 11.20811.208 0.0270.027

도 15를 참조하면, 실시예 1과 실시예 2를 대비하면, 카본블랙(CB)의 존재유무에 따라 마찰계수가 0.36에서 0.26으로 감소하였응며, 이는 카본블랙의 우수한 윤활특성에 기인한 것으로 사료된다. 한편, 유리섬유의 함량에 비례하여 마찰계수는 증가하였으며, 이는 마찰 시험 시작 이후 유리섬유가 풀리 표면으로 드러남으로서 마찰계수가 상승한 것으로 판단된다. 유리섬유 함량이 높은 복합재료의 마찰계수가 상대적으로 높으므로 마찰 마모 실험 시 시편에 가해지는 응력이 클 것으로 예상된다.15, compared to Example 1 and Example 2, the friction coefficient decreased from 0.36 to 0.26 depending on the presence or absence of carbon black (CB), which is believed to be due to the excellent lubrication properties of carbon black. do. On the other hand, the friction coefficient increased in proportion to the content of the glass fiber, and it is judged that the friction coefficient increased as the glass fiber appeared to the pulley surface after the start of the friction test. Since the friction coefficient of the composite material with a high glass fiber content is relatively high, it is expected that the stress applied to the specimen during the friction wear test is high.

표 3을 참조하면, 유리섬유 분유리 증가함에 따라 마모량이 상대적으로 높은 경향을 보인다. 유리섬유는 아마미드 섬유에 비해 마모성질이 낮아지나, 가격이 저렴하고 강화효율이 우수한 장점이 있다. 따라서, 아라미드 섬유와 유리 섬유를 함께 사용함으로써, 하이브리드화에 의한 고강성 내마모 복합소재를 제조할 수 있다.Referring to Table 3, as the glass fiber powder increases, the wear tends to be relatively high. Glass fibers have lower abrasion properties than amide fibers, but they have the advantage of low cost and excellent reinforcement efficiency. Therefore, by using aramid fibers and glass fibers together, a high-strength wear-resistant composite material by hybridization can be produced.

적용례. 시제품 제작Application example. Prototyping

상기 실시예 1 내지 6에서 제조된 유무기 복합소재를 이용하여, 본 발명의 도 4에 도시된 종동풀리로서 볼 너트 풀리(Ball Nut Pulley) 및 본 발명의 도 5에 도시된 구동풀리로서 모터 풀리(Motor Pulley)를 제작하였다.Using the organic-inorganic composite material prepared in Examples 1 to 6, the ball pulley as a driven pulley shown in FIG. 4 of the present invention (Ball Nut Pulley) and the motor pulley as a drive pulley shown in FIG. 5 of the present invention (Motor Pulley) was produced.

실험예 5. 강도 평가 분석Experimental Example 5. Strength evaluation analysis

상기 적용례에서 제조된 시제품인 볼너트 풀리와 모터 풀리에 대하여 하기 표 4의 조건으로 강성 시험 및 Flang 파손 시험을 수행하였으며, 그 결과를 각각 도 16(볼너트 풀리 강성 시험), 도 17(모터 풀리 강성 시험), 도 18(볼너트 풀리 플렌지 파손 시험) 및 도 19(모터 풀리 플랜지 파손 시험)에 도시하였다.The stiffness test and the Flang failure test were performed on the ball nut pulleys and the motor pulleys, which were manufactured in the application example, under the conditions of Table 4 below, and the results were respectively shown in FIGS. 16 (ball nut pulley stiffness test) and FIG. 17 (motor pulley). Stiffness test), FIG. 18 (ball nut pulley flange breakage test) and FIG. 19 (motor pulley flange breakage test).

시험 장비Testing equipment : 만능 재료 시험기: Universal Testing Machine 시험 조건Exam conditions : 설정 하중(5,000 kgf), 시험 속도(20 mm/min): Set load (5,000 kgf), test speed (20 mm / min) 시험 방법Test Methods : 지그에 제품 고정 후 시험 조건 값으로 힘을 가함: After fixing the product on the jig, apply force with the test condition value

도 16 및 도 17을 참조하면, 강성 시험에서 각각의 시제품에 필요한 기준 값(볼너트 풀리: 1,500 N, 모터풀리: 30,000 N)을 충족하는 것을 확인할 수 있다. 16 and 17, it can be seen that the stiffness test satisfies a reference value (ball nut pulley: 1,500 N, motor pulley: 30,000 N) required for each prototype.

도 18 및 도 19를 참조하면, Flang 파손 시험에서 각각의 시제품에 필요한 기준값(볼너트 풀리: 40,000 N, 모터풀리: 400 N)을 충족하는 것을 확인할 수 있다.(도 18의 경우, 최대 측정 범위의 값이 50,000 N으로, 최대 측정 값에서 볼너트 풀리(시제품)이 파손되지 않았다.)18 and 19, it can be seen that the Flang failure test satisfies the reference values required for each prototype (ball nut pulley: 40,000 N, motor pulley: 400 N). The value of is 50,000 N, and the ball nut pulley (prototype) was not damaged at the maximum measured value.)

실험예 6. 진동소음 시험 평가Experimental Example 6. Vibration noise test evaluation

상기 적용례에서 제조된 시제품인 볼너트 풀리와 모터 풀리에 대하여 하기 표 5의 조건으로 진동소음 시험 평가를 수행하였으며, 그 결과를 하기 표 6에 정리하였다.The vibration noise test evaluation was performed on the ball nut pulleys and motor pulleys manufactured in the application example under the conditions of Table 5 below, and the results are summarized in Table 6 below.

시험 장비Testing equipment : 진동 소음 시험기: Vibration Noise Tester 시험 조건Exam conditions : 모터 RPM - 400 내지 2500, 속도측정 - 축력방향: Motor RPM-400 to 2500, Speed measurement-Axial direction 시험 방법Test Methods : 볼너트 풀리, 모터 풀리의 가속도 센서를 부착하여 실 구동 상사 조건상의 가속도 및 음압(진동소음) 측정: Measurement of acceleration and sound pressure (vibration noise) under real driving analog condition by attaching acceleration sensors of ball nut pulley and motor pulley

구분division 시험결과(dB)Test result (dB) 실시예 1Example 1 - 14.1-14.1 실시예 2Example 2 - 20.2-20.2 실시예 3Example 3 - 13.1-13.1 실시예 4Example 4 - 17.3-17.3 실시예 5Example 5 - 11.9-11.9 실시예 6Example 6 - 16.7-16.7

표 5를 참조하면, 모든 실시예에 따른 유무기 복합소재를 적용한 시세품에서 우수한 소음저감효과가 있음을 확인하였으며, 실시예 2, 실시예 4 및 실시예 6의 순서로 우수한 것을 확인할 수 있다.Referring to Table 5, it was confirmed that there is an excellent noise reduction effect in a marketed product to which an organic-inorganic composite material according to all the examples is applied, and it can be confirmed that it is excellent in the order of Example 2, Example 4 and Example 6.

실험예 7. 내구 수명 시험 평가Experimental Example 7. Endurance life test evaluation

상기 적용례에서 실시예 2, 실시예 3 및 실시예 5의 유무기 복합소재를 이용하여 제작된 모터 풀리 시제품에 대하여 하기 표 7의 조건 하에서 내구 수명 평가시험을 수행하였으며, 수행결과를 하기 표 8에 정리하였다.In the above application examples, a motor pulley prototype manufactured using the organic-inorganic composite material of Example 2, Example 3 and Example 5 was subjected to an endurance life evaluation test under the conditions of Table 7 below, and the results are shown in Table 8 below. Organized.

시험 장비Testing equipment : MCR(Multi Cycle Rig) 내구 시험기: MCR (Multi Cycle Rig) Durability Tester 시험 조건Exam conditions : 모터 풀리(Torque: 6 Nm, 900 RPM): Motor pulley (Torque: 6 Nm, 900 RPM) : 정방향 및 역방향 15회전: Forward and reverse 15 turns

구분division CycleCycle 실시예 2Example 2 4,500,0004,500,000 실시예 3Example 3 4,500,0004,500,000 실시예 5Example 5 5,500,0005,500,000

실험예 8. 열변형온도(HDR)Experimental Example 8. Heat Deflection Temperature (HDR)

상기 실시예 2에서 제조된 유무기 복합소재에 대하여 열변형온도(HDT)(ASTM D648) 평가를 수행하였으며, 수행 결과 257 ℃ 값을 확인하였다.Thermal strain temperature (HDT) (ASTM D648) evaluation was performed on the organic-inorganic composite material prepared in Example 2, and the result was confirmed to be a value of 257 ° C.

실험예 9. 경량성 평가Experimental Example 9. Light weight evaluation

상기 적용례에서 실시예 2의 유무기 복합소재로 제조된 시제품인 볼너트 풀리와 모터 풀리를 각각 5개 제작한 후, 기존의 steel 제질로 제작된 볼 너트 풀리와 모터 풀리와 대비함으로써, 하기 표 9에 따라 경량성을 평가하였다. 평가 결과를 하기 표 10에 정리하였다.
시험 방법 : 기존 스틸 제품 대비 경량화 : 전자저울을 이요한 스틸 제품 중량과 본 발명의 적용례에 따른 시제품 중량 비교를 통한 경량화 % 산출 : 경량화(%) = ((기존 스틸 제품 무게 - 유무기 복합소재 시제품)/기존 스틸 제품 무게) × 100 In the above application example, after producing 5 each of a prototype ball nut pulley and a motor pulley made of an organic-inorganic composite material of Example 2, and comparing with a ball nut pulley and a motor pulley made of an existing steel material, Table 9 below. Light weight was evaluated according to. The evaluation results are summarized in Table 10 below.
Test Methods : Light weight compared to existing steel products : Calculation of weight reduction% through comparison of steel product weight using electronic scale and prototype weight according to application examples of the present invention : Light weight (%) = ((Existing steel product weight-prototype of organic / inorganic composite material) / existing steel product weight) × 100

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Ball Nut PulleyBall Nut Pulley
중량(g)Weight (g) Motor PulleyMotor Pulley
중량(g)Weight (g) 중량합계(g)Total weight (g) 경량화(%)Light weight (%) 기존 제품(steel)Existing product (steel) 247.08247.08 83.7683.76 330.84330.84 -- 시제품 1Prototype 1 138.70138.70 59.1959.19 197.89197.89 40.1940.19 시제품 2Prototype 2 138.39138.39 59.2959.29 197.68197.68 40.2540.25 시제품 3Prototype 3 138.68138.68 59.3359.33 198.01198.01 40.1540.15 시제품 4Prototype 4 138.63138.63 59.3759.37 198198 40.1540.15 시제품 5Prototype 5 137.55137.55 59.2359.23 196.78196.78 40.5240.52 평균Average 40.2540.25

표 10을 참조하면, 기존 steel 재질의 제품에 비하여 약 40% 이상 경량화되었음을 확인할 수 있다.Referring to Table 10, it can be seen that the weight is reduced by about 40% or more compared to the existing steel products.

실험예 10. 슬립 토크Experimental Example 10. Slip torque

상기 실험예 9에서 제작된 시제품 1 내지 4에 대하여 하기 표 11에 따라 슬립토크 시험 평가를 수행하였으며, 그 결과를 하기 표 12에 정리하였다.For the prototypes 1 to 4 produced in Experimental Example 9, a slip torque test evaluation was performed according to Table 11 below, and the results are summarized in Table 12 below.

시험 장비Testing equipment : 토크렌치: Talk Wrench 시험 방법Test Methods : 시제품에 샤프트 핀을 삽입하여 전용시험 지크 장착 후 토크테스터를 이용하여 슬립토크 측정: Inserting a dedicated test jig by inserting a shaft pin into the prototype and measuring slip torque using a torque tester

시제품 1Prototype 1 시제품 2Prototype 2 시제품 3Prototype 3 시제품 4Prototype 4 평균Average 슬립토크Slip torque 45.3 N·m45.3 Nm 51.2 N·m51.2 Nm 41.6 N·m 41.6 Nm 45.7 N·m45.7 Nm 45.9 N·m45.9 Nm

이상, 본 발명내용의 특정한 부분을 상세히 기술하였는바, 당업계의 통상의 지식을 가진 자에게 있어서, 이러한 구체적인 기술은 단지 바람직한 실시양태일 뿐이며, 이에 의해 본 발명의 범위가 제한되는 것이 아닌 점은 명백할 것이다. 따라서 본 발명의 실질적인 범위는 첨부된 청구항들과 그것들의 등가물에 의해 정의된다고 할 것이다. As described above, since a specific part of the present invention has been described in detail, it is obvious to those skilled in the art that this specific technique is only a preferred embodiment, and the scope of the present invention is not limited thereby. something to do. Therefore, the substantial scope of the present invention will be defined by the appended claims and their equivalents.

100 : 랙타입 전동식 파워 스티어링 장치
110 : 피니언 기어
120 : 스티어링 링크부재
121 : 랙 기어 122 : 스크류
130 : 벨트풀리
131 : 종동풀리 132 : 구동풀리
133 : 벨트
140 : 회전 액추에이터
150 : 하우징100: rack-type electric power steering device
110: pinion gear
120: steering link member
121: rack gear 122: screw
130: belt pulley
131: driven pulley 132: drive pulley
133: belt
140: rotary actuator
150: housing

Claims (7)

PPS(Polyphenylensufide, 폴리페닐렌설파이드). 유리 섬유(Glass fiber) 및 아라미드 섬유(Aramid Fiber)를 포함하는 유무기 복합소재에 있어서,
상기 PPS는 60wt% 내지 75wt%, 상기 유리 섬유는 20wt% 내지 30wt%, 및 상기 아라미드 섬유는 5wt% 내지 10wt%의 질량 조성비를 갖는 것을 특징으로 하는 유무기 복합소재.
PPS (Polyphenylensufide, polyphenylene sulfide). In the organic-inorganic composite material comprising a glass fiber (Glass fiber) and aramid fiber (Aramid Fiber),
The PPS is 60wt% to 75wt%, the glass fiber is 20wt% to 30wt%, and the aramid fiber is an organic-inorganic composite material characterized in that it has a mass composition ratio of 5wt% to 10wt%.
제 1 항에 있어서,
세라믹섬유(Ceramic micro fiber) 또는 카본블랙(Carbon black)을 더 포함하는 것을 특징으로 하는 유무기 복합소재.
According to claim 1,
An organic-inorganic composite material characterized in that it further comprises a ceramic fiber (Ceramic micro fiber) or carbon black (Carbon black).
내부에 차량의 핸들 축이 삽입 연결된 피니언 기어;
일측에는 상기 피니언 기어와 치합되는 랙 기어가 형성되고, 타측에는 스크류가 형성된 스티어링 링크부재;
상기 스크류 축에 삽입 연결된 종동풀리와, 상기 종동풀리와 벨트에 의해 연결된 구동풀리로 이루어진 벨트풀리; 및
상기 구동풀리의 내륜에 회전 축이 삽입되어 상기 구동풀리를 회전 구동시키는 회전 액추에이터;를 포함하는 랙타입 전동식 파워 스티어링 장치에 있어서,
상기 벨트풀리는 유무기 복합 소재로 형성되며, 내부에 관통공이 형성된 원기둥 형상으로 이루어지고,
상기 유무기복합소재는 PPS(Polyphenylensufide, 폴리페닐렌설파이드). 유리 섬유(Glass fiber), 아라미드 섬유(Aramid Fiber)를 포함하고,
상기 유무기복합소재는,
상기 PPS는 60wt% 내지 75wt%, 상기 유리 섬유는 20wt% 내지 30wt%, 및 상기 아라미드 섬유는 5wt% 내지 10wt%의 질량 조성비를 갖는 것을 특징으로 하는 랙타입 전동식 파워 스티어링 장치용 벨트풀리.
A pinion gear to which the steering wheel shaft of the vehicle is inserted;
A rack gear meshed with the pinion gear on one side, and a steering link member with a screw formed on the other side;
A belt pulley consisting of a driven pulley inserted into the screw shaft and a driving pulley connected by the driven pulley and a belt; And
In the rack-type electric power steering device comprising; a rotation actuator is inserted into the inner ring of the drive pulley to rotate the drive pulley;
The belt pulley is formed of an organic-inorganic composite material, and is formed in a cylindrical shape with a through hole formed therein,
The organic-inorganic composite material is PPS (Polyphenylensufide, polyphenylene sulfide). Glass fiber (Glass fiber), including aramid fiber (Aramid Fiber),
The organic-inorganic composite material,
The PPS is 60wt% to 75wt%, the glass fiber is 20wt% to 30wt%, and the aramid fiber is a belt pulley for a rack-type electric power steering apparatus, characterized in that it has a mass composition ratio of 5wt% to 10wt%.
제 3 항에 있어서,
상기 유무기 복합소재는 세라믹섬유(Ceramic micro fiber) 또는 카본블랙(Carbon black)을 더 포함하는 것을 특징으로 하는 랙타입 전동식 파워 스티어링 장치용 벨트풀리.
The method of claim 3,
The organic-inorganic composite material is a belt pulley for a rack-type electric power steering device, characterized in that it further comprises a ceramic fiber (Ceramic micro fiber) or carbon black (Carbon black).
제 3 항 또는 제 4 항에 있어서,
상기 벨트풀리는 상기 종동풀리의 몸체 일측에 형성되고 상기 종동풀리의 둘레면과 수직된 방향으로 돌출된 이탈방지부를 구비하는 것을 특징으로 하는 랙타입 전동식 파워 스티어링 장치용 벨트풀리.
The method of claim 3 or 4,
The belt pulley is formed on one side of the body of the driven pulley, the belt pulley for a rack-type electric power steering device, characterized in that it comprises a departure prevention portion protruding in a direction perpendicular to the peripheral surface of the driven pulley.
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