KR20170021963A - 전동식 조향장치 - Google Patents

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Abstract

전동식 조향장치에 대한 발명이 개시된다. 본 발명의 전동식 조향장치는: 출력 샤프트에 축결합되는 웜휠; 출력 샤프트에 수직하게 배치되고, 웜휠에 맞물리는 웜샤프트; 웜샤프트의 일측에 결합되고, 일측면에 돌기부가 형성되는 샤프트 커플링; 및 샤프트 커플링에 결합되고, 모터부의 구동축에 연결되며, 샤프트 커플링의 돌기부가 삽입되고, 돌기부의 길이보다 얕은 깊이로 삽입홈부가 형성되는 모터 클러치를 포함하는 것을 특징으로 한다.

Description

전동식 조향장치{ELECRIC POWER STEERING APPARATUS}
본 발명은 전동식 조향장치에 관한 것으로서, 보다 상세하게는 웜샤프트가 축방향으로 유동되는 것을 억제할 수 있는 전동식 조향장치에 관한 것이다.
일반적으로 전동식 조향장치는 모터부의 동력으로 조향력을 보조하는 장치이다. 전동식 조향장치는 조향력을 보조하는 모터부와, 모터부에 연결되는 웜 샤프트와, 웜샤프트에 맞물리게 결합되는 웜휠과, 웜휠에 축결합되는 출력 샤프트를 포함한다. 웜 샤프트와 출력 샤프트는 베어링에 의해 지지된다. 웜샤프트와 모터부는 샤프트 커플링과 모터 클러치를 매개로 연결된다. 샤프트 커플링은 탄성재질로 형성된다. 샤프트 커플링은 웜샤프트와 모터 클러치에 의해 기준 압축력으로 압축된 상태로 설치된다.
그러나, 종래에는 샤프트 커플링가 변형됨에 따라 샤프트 커플링에 가해지는 압축력이 변경되어 웜샤프트가 축방향으로 유동될 수 있다. 웜샤프트가 축방향으로 유동되면, 진동 및 충격의 흡수 성능이 저하되고, 소음이 증가될 수 있다. 또한, 웜샤프트가 유격됨에 따라 차량의 래틀 소음이 증가될 수 있다. 따라서, 이를 개선할 필요성이 요청된다.
본 발명의 배경기술은 대한민국 공개특허공보 제2014-0065578호(2014. 06. 30 공개, 발명의 명칭: 통합형 전동조향장치)에 개시되어 있다.
본 발명은 상기와 같은 문제점을 개선하기 위해 창출된 것으로, 본 발명의 목적은 웜샤프트가 축방향으로 유동되는 것을 억제할 수 있는 전동식 조향장치를 제공하는 것이다.
본 발명에 따른 전동식 조향장치는: 출력 샤프트에 축결합되는 웜휠; 상기 출력 샤프트에 수직하게 배치되고, 상기 웜휠에 맞물리는 웜샤프트; 상기 웜샤프트의 일측에 결합되고, 일측면에 돌기부가 형성되는 샤프트 커플링; 및 상기 샤프트 커플링에 결합되고, 모터부의 구동축에 연결되며, 상기 샤프트 커플링의 상기 돌기부가 삽입되고, 상기 돌기부의 길이보다 얕은 깊이로 삽입홈부가 형성되는 모터 클러치를 포함하는 것을 특징으로 한다.
상기 샤프트 커플링은 상기 웜샤프트의 일측에 연결되는 웜샤프트 도그부; 및 상기 웜샤프트 도그부에 일체로 형성되고, 일측면에 돌기부가 형성되며, 탄성재질로 형성되는 커플링부를 포함할 수 있다.
상기 돌기부는 상기 커플링부의 원주방향을 따라 복수 개가 형성되고, 상기 삽입홈부는 복수의 상기 돌기부에 대응되도록 상기 모터 클러치의 원주방향을 따라 형성될 수 있다.
상기 커플링부의 둘레부에는 복수의 결합홈부가 형성되고, 상기 모터 클러치의 둘레부에는 복수의 상기 결합홈부에 결합되도록 복수의 스토퍼가 돌출되게 형성될 수 있다.
상기 결합홈부는 상기 커플링부의 둘레부에서 회전 중심측으로 함몰되게 형성되고, 상기 스토퍼는 상기 모터 클러치의 둘레부에서 회전 중심 측으로 돌출되게 형성될 수 있다.
본 발명에 따르면, 샤프트 커플링의 돌기부가 모터 클러치의 삽입홈부에 압축된 상태로 수용되므로, 웜샤프트와 모터 클러치의 구동력에 의해 돌기부가 일측으로 비틀어지는 영구 변형이 발생되는 것을 방지할 수 있다.
또한, 본 발명에 따르면, 샤프트 커플링의 돌기부가 삽입홈부의 내부에서 돌기부의 길이방향으로 수축되므로, 커플링부의 압축력이 일정하게 유지될 수 있다. 따라서, 샤프트 커플링과 모터 클러치에 충격이나 진동이 전달될 때에, 돌기부가 신축됨에 따라 웜샤프트의 축방향 유동성을 감소시킬 수 있다.
또한, 본 발명에 따르면, 돌기부가 신축됨에 따라 충격이나 진동을 흡수하므로, 웜샤프트와 모터 클러치의 연결부에서 발생되는 소음을 감소시킬 수 있다. 또한, 웜샤프트가 축방향으로 유격되는 것을 억제하므로, 차량의 래틀 소음이 발생되는 것을 방지할 수 있다.
도 1은 본 발명의 일 실시예에 따른 전동식 조향장치를 도시한 단면도이다.
도 2는 본 발명의 일 실시예에 따른 전동식 조향장치에서 샤프트 커플링과 모터 클러치의 결합 상태를 도시한 사시도이다.
도 3은 본 발명의 일 실시예에 따른 전동식 조향장치에서 샤프트 커플링과 모터 클러치가 분해된 상태를 도시한 분해 사시도이다.
도 4는 본 발명의 일 실시예에 따른 전동식 조향장치에서 샤프트 커플링과 모터 클러치의 결합측을 도시한 정면도이다.
도 5는 본 발명의 일 실시예에 따른 전동식 조향장치에서 샤프트 커플링과 모터 클러치의 겹합되기 이전 상태를 도시한 단면도이다.
도 6은 본 발명의 일 실시예에 따른 전동식 조향장치에서 샤프트 커플링과 모터 클러치의 겹합되기 이후 상태를 도시한 단면도이다.
이하, 첨부된 도면들을 참조하여 본 발명에 따른 전동식 조향장치의 일 실시예를 설명한다. 전동식 조향장치를 설명하는 과정에서 도면에 도시된 선들의 두께나 구성요소의 크기 등은 설명의 명료성과 편의상 과장되게 도시되어 있을 수 있다. 또한, 후술되는 용어들은 본 발명에서의 기능을 고려하여 정의된 용어들로서 이는 사용자, 운용자의 의도 또는 관례에 따라 달라질 수 있다. 그러므로 이러한 용어들에 대한 정의는 본 명세서 전반에 걸친 내용을 토대로 내려져야 할 것이다.
도 1은 본 발명의 일 실시예에 따른 전동식 조향장치를 도시한 단면도이고, 도 2는 본 발명의 일 실시예에 따른 전동식 조향장치에서 샤프트 커플링과 모터 클러치의 결합 상태를 도시한 사시도이다.
도 1 내지 도 2를 참조하면, 본 발명의 일 실시예에 따른 전동식 조향장치는 웜휠(110), 웜샤프트(120), 샤프트 커플링(130) 및 모터 클러치(140)를 포함한다.
웜휠(110)은 출력 샤프트(115)에 축결합된다. 출력 샤프트(115)는 조향 칼럼(미도시)에 압입되고, 조향 칼럼은 조향 핸들(미도시)에 연결된다. 조향 핸들이 조작됨에 따라 조향 칼럼과 출력 샤프트(115)가 회전된다.
출력 샤프트(115)에는 웜휠(110)이 압입된다. 웜휠(110)의 둘레에는 웜기어부(113)가 형성된다. 웜기어부(113)는 원판 형태로 형성된다. 출력 샤프트(115)가 회전됨에 따라 웜휠(110)이 회전된다.
웜샤프트(120)는 출력 샤프트(115)에 수직하게 배치되고, 웜휠(110)의 웜기어부(113)에 맞물린다. 웜샤프트(120)의 외측면에는 웜기어부(113)에 맞물리도록 샤프트 기어부(123)가 형성된다. 샤프트 기어부(123)는 웜기어부(113)에 맞물리도록 나선형으로 형성된다.
웜샤프트(120)의 양측에는 베어링부(125)가 설치된다. 베어링부(125)는 웜샤프트(120)를 회전 가능하도록 지지한다. 웜샤프트(120)의 일측은 샤프트 커플링(130)과 모터 클러치(140)를 매개로 모터부(150)의 구동축에 연결된다.
도 3은 본 발명의 일 실시예에 따른 전동식 조향장치에서 샤프트 커플링과 모터 클러치가 분해된 상태를 도시한 분해 사시도이고, 도 4는 본 발명의 일 실시예에 따른 전동식 조향장치에서 샤프트 커플링과 모터 클러치의 결합측을 도시한 정면도이고, 도 5는 본 발명의 일 실시예에 따른 전동식 조향장치에서 샤프트 커플링과 모터 클러치의 겹합되기 이전 상태를 도시한 단면도이고, 도 6은 본 발명의 일 실시예에 따른 전동식 조향장치에서 샤프트 커플링과 모터 클러치의 겹합되기 이후 상태를 도시한 단면도이다.
도 3 내지 도 6을 참조하면, 샤프트 커플링(130)은 웜샤프트(120)의 일측에 결합되고, 샤프트 커플링(130)의 일측면에는 돌기부(134)가 형성된다. 샤프트 커플링(130)은 웜샤프트(120)의 일측에 연결되는 웜샤프트 도그부(131)와, 웜샤프트 도그부(131)에 일체로 형성되고, 일측면에 돌기부(134)가 형성되며, 탄성재질로 형성되는 커플링부(133)를 포함한다. 웜샤프트 도그부(131)는 금속재질로 형성된다. 커플링부(133)는 전체적으로 환형으로 형성된다.
커플링부(133)가 탄성재질로 형성되므로, 웜샤프트(120)와 모터부(150) 사이의 진동을 흡수 및 완충할 수 있다. 또한, 커플링부(133)가 웜샤프트(120)와 모터부(150)의 연결부에서 발생되는 소음을 감소시킬 수 있다. 커플링부(133)는 수소첨가 니트릴-부타디엔 고무(HNBR: Hydrogenated Nitrile Butadiene Rubber)로 형성되어 내마모성과 기계적 강도가 우수하다. 수소첨가 니트릴-부타디엔 고무는 고온다습 환경조건에서 고무의 가수분해 현상을 방지하는 재질이다.
커플링부(133)는 웜샤프트(120)와 모터 클러치(140)에 의해 설계 압력으로 가압되도록 설치된다. 커플링부(133)가 웜샤프트(120)와 모터 클러치(140)에 의해 가압되므로, 웜샤프트(120)와 모터 클러치(140) 사이의 충격이나 진동을 완충하면서도 모터부(150)의 구동력이 웜샤프트(120)에 안정되게 전달될 수 있다.
모터 클러치(140)는 샤프트 커플링(130)에 결합되고, 모터부(150)의 구동축에 연결된다. 모터 클러치(140)에는 샤프트 커플링(130)의 돌기부(134)가 삽입되고, 돌기부(134)의 길이(L1)보다 얕은 깊이(L2)로 삽입홈부(141)가 형성된다. 이때, 돌기부(134)의 길이(L1)는 삽입홈부(141)의 깊이(L2)의 2배 정도로 형성될 수 있다. 예를 들면, 돌기부(134)는 2.5mm의 길이(L1)로 형성되고, 삽입홈부(141)는 1.25mm의 깊이(L2)로 형성될 수 있다. 돌기부(134)의 길이(L1)와 삽입홈부(141)의 깊이(L2)는 샤프트 커플링(130)이 압축되는 설계압력, 전동식 조향장치의 용량 및 크기 등에 의해 적절하게 조절될 수 있다.
삽입홈부(141)의 깊이(L2)가 돌기부(134)의 길이(L1)보다 얕게 형성되므로, 커플링부(133)가 웜샤프트(120)와 모터 클러치(140)에 의해 설계 압력으로 가압됨에 의해 돌기부(134)가 압축된다. 모터 클러치(140)는 전체적으로 환형으로 형성된다.
돌기부(134)가 압축된 상태로 삽입홈부(141)의 내부에 수용되므로, 웜샤프트(120)와 모터 클러치(140)의 구동력에 의해 돌기부(134)가 일측으로 비틀어지는 영구 변형이 발생되는 것을 방지할 수 있다.
따라서, 돌기부(134)가 삽입홈부(141)의 내부에서 돌기부(134)의 길이(L1)방향으로 수축되므로, 샤프트 커플링(130)의 커플링부(133)에 가해지는 압축력이 변동되는 것을 방지할 수 있다. 커플링부(133)의 압축력이 일정하게 유지되므로, 돌기부(134)가 신축됨에 따라 웜샤프트(120)가 축방향으로 유동하는 것을 억제할 수 있다. 또한, 돌기부(134)가 커플링부(133)와 모터 클러치(140) 사이에 압축된 상태로 설치되므로, 웜샤프트(120)에 충격이나 진동이 가해질 때에 돌기부(134)가 신축되면서 충격이나 진동을 흡수한다.
또한, 또한, 돌기부(134)가 신축됨에 따라 충격이나 진동을 흡수하므로, 웜샤프트(120)와 모터 클러치(140)의 연결부에서 발생되는 소음을 감소시킬 수 있다. 또한, 웜샤프트(120)가 축방향으로 유격되는 것을 억제하므로, 차량의 래틀 소음이 발생되는 것을 방지할 수 있다. 또한, 웜휠(110), 웜샤프트(120) 및 모터부(150)의 연결부에서 마찰이 과대해지는 것을 방지할 수 있다.
커플링부(133)의 돌기부(134)는 커플링부(133)의 원주방향을 따라 복수 개가 형성되고, 모터 클러치(140)의 삽입홈부(141)는 복수의 돌기부(134)에 대응되도록 모터 클러치(140)의 원주방향을 따라 형성된다. 돌기부(134)와 삽입홈부(141)가 커플링부(133)의 원주방향을 따라 형성되므로, 복수의 돌기부(134)가 커플링부(133)와 모터 클러치(140) 사이에 수축된 상태로 설치된다. 따라서, 커플링부(133)의 일측면과 모터 클러치(140)의 일측면 사이의 간격이 커플링부(133)의 원주방향을 따라 거의 동일하게 유지될 수 있다. 또한, 커플링부(133)에 가해지는 압력이 커플링부(133)의 원주방향을 따라 거의 동일한 크기로 작용하므로, 웜샤프트(120)와 모터부(150)의 구동축이 틀어지는 것을 방지할 수 있다.
커플링부(133)의 둘레부에는 복수의 결합홈부(135)가 형성되고, 모터 클러치(140)의 둘레부에는 복수의 결합홈부(135)에 결합되도록 복수의 스토퍼(145)가 돌출되게 형성된다. 샤프트 커플링(130)과 모터 클러치(140)가 결합될 때에 스토퍼(145)가 커플링부(133)의 결합홈부(135)에 삽입되므로, 샤프트 커플링(130)과 모터 클러치(140) 사이에 축방향 슬립이 발생되는 것을 방지할 수 있다.
결합홈부(135)는 커플링부(133)의 둘레부에서 회전 중심 측으로 함몰되게 형성되고, 스토퍼(145)는 모터 클러치(140)의 둘레부에서 회전 중심 측으로 돌출되게 형성된다. 결합홈부(135)는 커플링부(133)의 둘레부에 등간격으로 형성되고, 스토퍼(145) 역시 모터 클러치(140)의 둘레부에 등간격으로 형성된다. 따라서, 샤프트 커플링(130)과 모터 클러치(140)이 회전될 때에 샤프트 커플링(130)과 모터 클러치(140) 사이에 축방향 슬립이 발생되는 것을 더욱 방지할 수 있다.
상기와 같이, 샤프트 커플링(130)에 돌기부(134)가 형성되고, 모터 클러치(140)에 샤프트 커플링(130)의 돌기부(134)가 삽입되고, 돌기부(134)의 길이(L1)보다 얕은 깊이(L2)로 삽입홈부(141)가 형성된다. 따라서, 돌기부(134)가 압축된 상태로 삽입홈부(141)의 내부에 수용되므로, 웜샤프트(120)와 모터 클러치(140)의 구동력에 의해 돌기부(134)가 일측으로 비틀어지는 영구 변형이 발생되는 것을 방지할 수 있다.
또한, 돌기부(134)가 삽입홈부(141)의 내부에서 돌기부(134)의 길이방향으로 수축되므로, 커플링부(133)의 압축력이 일정하게 유지될 수 있다. 따라서, 샤프트 커플링(130)과 모터 클러치(140)에 충격이나 진동이 전달될 때에, 돌기부(134)가 신축됨에 따라 웜샤프트(120)의 축방향 유동성을 감소시킬 수 있다.
또한, 돌기부(134)가 신축됨에 따라 충격이나 진동을 흡수하므로, 웜샤프트(120)와 모터 클러치(140)의 연결부에서 발생되는 소음을 감소시킬 수 있다. 또한, 웜샤프트(120)가 축방향으로 유격되는 것을 억제하므로, 차량의 래틀 소음이 발생되는 것을 방지할 수 있다. 또한, 웜휠(110), 웜샤프트(120) 및 모터부(150)의 연결부에서 마찰이 과대해지는 것을 방지할 수 있다.
본 발명은 도면에 도시된 실시예를 참고로 하여 설명되었으나, 이는 예시적인 것에 불과하며, 당해 기술이 속하는 분야에서 통상의 지식을 가진 자라면 이로부터 다양한 변형 및 균등한 타 실시예가 가능하다는 점을 이해할 것이다.
따라서, 본 발명의 진정한 기술적 보호범위는 특허청구범위에 의해서 정하여져야 할 것이다.
110: 웜휠 113: 웜기어부
115: 출력 샤프트 120: 웜샤프트
123: 샤프트 기어부 125: 베어링부
130: 샤프트 커플링 131: 웜샤프트 도그부
133: 커플링부 134: 돌기부
135: 결합홈부 140: 모터 클러치
141: 삽입홈부 145: 스토퍼
150: 모터부

Claims (5)

  1. 출력 샤프트에 축결합되는 웜휠;
    상기 출력 샤프트에 수직하게 배치되고, 상기 웜휠에 맞물리는 웜샤프트;
    상기 웜샤프트의 일측에 결합되고, 일측면에 돌기부가 형성되는 샤프트 커플링; 및
    상기 샤프트 커플링에 결합되고, 모터부의 구동축에 연결되며, 상기 샤프트 커플링의 상기 돌기부가 삽입되고, 상기 돌기부의 길이보다 얕은 깊이로 삽입홈부가 형성되는 모터 클러치를 포함하는 것을 특징으로 하는 전동식 조향장치.
  2. 제1 항에 있어서,
    상기 샤프트 커플링은,
    상기 웜샤프트의 일측에 연결되는 웜샤프트 도그부; 및
    상기 웜샤프트 도그부에 일체로 형성되고, 일측면에 돌기부가 형성되며, 탄성재질로 형성되는 커플링부를 포함하는 것을 특징으로 하는 전동식 조향장치.
  3. 제2 항에 있어서,
    상기 돌기부는 상기 커플링부의 원주방향을 따라 복수 개가 형성되고,
    상기 삽입홈부는 복수의 상기 돌기부에 대응되도록 상기 모터 클러치의 원주방향을 따라 형성되는 것을 특징으로 하는 전동식 조향장치.
  4. 제2 항에 있어서,
    상기 커플링부의 둘레부에는 복수의 결합홈부가 형성되고,
    상기 모터 클러치의 둘레부에는 복수의 상기 결합홈부에 결합되도록 복수의 스토퍼가 돌출되게 형성되는 것을 특징으로 하는 전동식 조향장치.
  5. 제4 항에 있어서,
    상기 결합홈부는 상기 커플링부의 둘레부에서 회전 중심측으로 함몰되게 형성되고,
    상기 스토퍼는 상기 모터 클러치의 둘레부에서 회전 중심 측으로 돌출되게 형성되는 것을 특징으로 하는 전동식 조향장치.
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