WO2018101642A1 - 커플러 및 이를 포함하는 모터조립체 - Google Patents

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WO2018101642A1
WO2018101642A1 PCT/KR2017/012711 KR2017012711W WO2018101642A1 WO 2018101642 A1 WO2018101642 A1 WO 2018101642A1 KR 2017012711 W KR2017012711 W KR 2017012711W WO 2018101642 A1 WO2018101642 A1 WO 2018101642A1
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coupler
protrusion
hole
outer support
plate
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PCT/KR2017/012711
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Inventor
김용주
강영구
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엘지이노텍 주식회사
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Definitions

  • Embodiment relates to a coupler and a motor assembly including the same produced by using a forging method and an injection method.
  • the power steering device of a vehicle is a device for reducing the angular rotation operation force of the steering wheel, and a power steering method using hydraulic pressure has been continuously used. Recently released vehicles are equipped with a motor driven power steering (MDPS) to change the steering power according to the traveling speed.
  • MDPS motor driven power steering
  • EPS Electronic Power Steering
  • MDPS Motor Driven Power Steering
  • Coupler In order for the motor for EPS to couple to the reducer shaft of the column to generate torque to drive the reducer, a member called a "coupler" must be used.
  • the coupler manufactured by the conventional forging method has difficulty in implementing the shape due to the characteristics of the forging method, and it is difficult to secure the coupling force with the shaft when the position is displaced in the assembling process.
  • the embodiment provides a coupler manufactured by using a forging method and an injection method together.
  • the inner insertion portion including a through hole; And an outer support portion surrounding the outside of the inner insertion portion, wherein the inner insertion portion includes a connection groove through which the outer support portion passes, and the outer support portion includes at least one protrusion projecting toward the center of the through hole.
  • the protrusion provides a coupler including a groove.
  • the inner insertion part may include a plate-shaped plate having a predetermined thickness and a protrusion in which the through hole is formed.
  • the plate may have a polygonal structure.
  • the polygonal structure of the plate may be provided in a square of multiples of the number of protrusions.
  • a linear gear tooth may be formed on the through surface forming the through hole.
  • a spiral thread may be formed in the through surface forming the through hole.
  • the outer support portion may include a cylindrical outer wall, and the protrusion may protrude inward from the outer wall to the outer wall in the inward direction.
  • the upper side surface of the protrusion may have an inclined portion below the protrusion.
  • the inner insertion part is manufactured by a forging method, and the outer support part may be manufactured by an injection method.
  • the rotation axis A rotor including a hole in which the rotation shaft is disposed; A stator disposed outside the rotor; A housing accommodating the rotor and the stator; And an inner insertion portion including a through hole coupled to the rotation shaft; And an outer support portion surrounding the outside of the inner insertion portion, wherein the inner insertion portion includes a connection groove through which the outer support portion passes, and the outer support portion includes at least one protrusion projecting toward the center of the through hole.
  • the protrusion provides a motor assembly including a groove.
  • FIG. 1 is a perspective view of a coupler according to an embodiment of the present invention
  • FIG. 2 is a diagram illustrating a configuration of an inner insertion part that is a component of FIG. 1;
  • FIG. 3 is a projection view illustrating a state in which the inner insertion portion of FIG. 1 is inserted into the outer support portion;
  • FIG. 4 is a cross-sectional view of FIG. 1,
  • FIG. 7 and 8 are views showing the shape of the projection which is a component of FIG.
  • FIG. 9 is an exploded perspective view of a motor assembly including a coupler according to another embodiment of the present invention.
  • FIG. 10 is a cross-sectional view of the motor assembly coupled to the coupler.
  • first and second may be used to describe various components, but the components are not limited by the terms. The terms are used only for the purpose of distinguishing one component from another.
  • the second component may be referred to as the first component, and similarly, the first component may also be referred to as the second component.
  • the coupler 1 according to the embodiment of the present invention includes an inner insertion part 100 and an outer support part 200.
  • the inner inserting part 100 may include a plate 110 and a protrusion 130, and may be formed of a metal material.
  • the plate 110 may be provided in a plate shape having a predetermined thickness and may be inserted into the outer support part 200 so as not to be exposed to the outside when combined with the outer support part 200.
  • the plate 110 may have a polygonal structure. This prevents the plate 110 from slipping inside the outer support part 200 when the plate 110 is inserted into the outer support part 200 and the shaft (not shown) is connected to the through hole 150 to rotate. To do this.
  • the plate 110 may have a polygonal shape.
  • the polygonal structure may be provided in a polygonal multiple of the number of the protrusions 230.
  • the plate 110 may be provided in an octagonal structure. This is to increase the supporting force when a load is applied to the protrusion 230 of the outer support 200, and to distribute the applied load evenly throughout.
  • the octagonal structure is taken as an example.
  • the protrusions 230 are four, they may be formed in a octagonal shape.
  • the outermost point of the plate 110 of the polygonal structure may be located below the protrusion 230. This means that when the protrusion 230 is coupled to another counterpart, the protrusion 230 is subjected to a large load. In this case, the outermost point of the plate 110 positioned below may increase the supporting force of the protrusion 230. In addition, when the outermost point is located below the protrusion 230, the number of the outermost points located between the protrusion 230 and the protrusion 230 may be equally distributed, thereby stably distributing the load.
  • the protrusions 230 are disposed at the same interval as the protrusions 230 adjacent to the outer support part 200, and the inner insertion part 100 is the number of the protrusions 230 disposed on the outer support part 200. It may be provided in a polygonal structure having a multiple of two.
  • the outermost point of the plate 110 having a regular polygonal structure is positioned below the protrusion 230, and the outermost point that is adjacent between the protrusion 230 and the protrusion 230 may be located.
  • the torque acting on the protrusion 230 may be stably dispersed because it is positioned at the center between the protrusion 230 and the protrusion 230.
  • connection groove 112 may be formed in the inner insertion part 100, and an outer support part may be connected to the connection groove 112.
  • the connection groove 112 may improve the coupling force when connecting the outer support portion 200 and the inner insertion portion 100 by using an injection method.
  • connection groove 112 may be formed with a plurality of through holes in the plate (110).
  • the connecting groove 112 is formed of a plurality of through holes, elements constituting the outer support part 200 may be connected through the inside of the through holes. In this case, the force transmission force due to rotation may be increased.
  • the protrusion 130 is provided to protrude from an area of the center of the plate 110, and a through hole 150 connected to a shaft (not shown) may be formed in the protrusion 130.
  • the protrusion 130 may share a center with the plate 110 having a polygonal structure, and may have a tubular shape in which the through hole 150 is formed.
  • the outer support part 200 may include a receiving part 210, an outer wall 220, and a protrusion 230.
  • the outer support part 200 may be connected to surround the outside of the inner insert part 100.
  • the accommodation portion 210 may be inserted into one region of the inner insertion portion 100 and may form a lower surface of the outer support portion 200.
  • Receiving portion 210 may be inserted into the plate 110 of the inner insertion portion (100).
  • the receiving portion 210 is inserted into the plate 110, the outer protrusion 240 in contact with the outer surface of the protrusion 130 may be connected.
  • the area where the outer protrusion 240 is in contact with the protrusion 130 is not limited.
  • the outer wall 220 is connected to the end of the receiving portion 210, is formed to protrude to one side.
  • the outer wall 220 may form an inner space for accommodating the one end when combined with the counterpart, and may support the protrusion 230.
  • the shape of the outer wall 220 may be modified to match the shape of the mating partner, and is not limited to the shape of the drawing.
  • At least one protrusion 230 protruding inward may be disposed on the outer wall 220.
  • Protrusions 230 may be provided in plural to stably support the coupling with the counterpart, and may be stably positioned to be spaced apart from neighboring protrusions 230 at a predetermined interval to stably support the load and torque.
  • At least one groove 234 may be formed in the protrusion 230.
  • the protrusion 230 may cause a problem in drying because of the thickness.
  • the groove 234 may be formed in one region of the protrusion 230.
  • the groove 234 may be formed so as to face from the top of the protrusion 230, it may be located in the center of the protrusion 230.
  • An inclined portion 232 having an inclination toward the lower side of the protrusion 230 may be provided on an upper side surface of the protrusion 230.
  • the inclined portion 232 may help the protrusion 230 to facilitate engagement with an opponent.
  • the inner insertion portion 100 coupled to the shaft is provided of a metal material, and is manufactured through a forging method. This is to prevent the breakage due to the difference in rigidity when different materials are used when the shaft is combined.
  • the outer support portion 200 is formed by injection. Through this, the shaft and the connecting groove 112 can secure rigidity, and the protrusion 230 coupled with the counterpart can easily deform the shape to improve the fastening force.
  • FIGS. 5 and 6 are diagrams showing an embodiment of the inner insert which is a component of the present invention.
  • the through hole 150 coupled with the shaft (not shown) is difficult to manage tolerances because the face-to-face indentation when the straight shaft is inserted into the through hole 150. In addition, there is a fear of slip occurrence when the shaft is inserted.
  • elements for preventing slip of the through hole 150 may be provided.
  • the through surface 131 forming the through hole 150 is provided with a linear gear tooth 132a in the longitudinal direction of the through hole 150.
  • the gear teeth 132a are formed on the outer circumferential surface of the shaft (not shown), and may be coupled to each other in a structure in which the cylindrical gears are inserted into the gear teeth 132a.
  • FIG. 6 shows that a spiral thread 132b is provided on the through surface 131 forming the through hole 150.
  • a thread 132b is formed on an outer circumferential surface of the shaft (not shown) to be screwed to the inner inserting part 100.
  • the joint surface of the shaft and the through hole 150 may be additionally fixed by welding to prevent separation.
  • FIG. 7 and 8 are views showing the shape of the projection which is a component of FIG.
  • the protrusion 230 may be coupled to the counterpart to be inserted into the side surface is provided in the shape of a curved surface.
  • the side surface of the protrusion 230 may be provided in an involute shape.
  • the curve provided by the involute curve is point-joined with the counterpart.
  • the conventional coupler had a structure in which face-to-face contact with an opponent. In this case, the rotation direction of the motor is changed, and noise is generated at the coupler side of the counterpart and the coupler side of the motor.
  • the protrusion 230 provided as an involute curve makes point contact with the counterpart, thereby reducing noise when the direction of the motor changes.
  • FIG. 9 is an exploded perspective view of a motor assembly including a coupler according to another embodiment of the present invention
  • FIG. 10 is a cross-sectional view of the motor assembly to which the coupler is coupled.
  • the same reference numerals as used in FIGS. 1 to 8 denote the same members and detailed descriptions thereof will be omitted.
  • Motor assembly 2 is a rotary shaft 30, a rotor 10 including a hole in which the rotary shaft 30 is disposed, the stator 20 is disposed outside the rotor 10 ), A housing 40 accommodating the rotor 10 and the stator 20, and a coupler 1 coupled to the rotation shaft 30.
  • the rotor 10 is disposed inside the stator 20.
  • the rotor 10 may include a rotor core and a magnet coupled to the rotor core.
  • the rotor 10 may be divided into the following forms according to the coupling method of the rotor core and the magnet.
  • the rotor 10 may be implemented in a type in which the magnet is coupled to the outer circumferential surface of the rotor core.
  • a separate can member may be coupled to the rotor core in order to prevent separation of the magnet and increase coupling force.
  • the magnet and the rotor core may be double injected to form a single body.
  • the rotor 10 may be implemented in a type in which a magnet is coupled to the inside of the rotor core. This type of rotor 10 may be provided with a pocket into which the magnet is inserted in the rotor core.
  • the core of the rotor 10 may be formed by stacking a plurality of plates in the form of thin steel plates.
  • the rotor 10 may have a form in which a plurality of pucks forming a skew angle are stacked.
  • the stator 20 induces electrical interaction with the rotor 10 to induce rotation of the rotor 10.
  • the coil may be wound around the stator 20 to cause interaction with the rotor 10.
  • the specific configuration of the stator 20 for winding the coil is as follows.
  • the stator 20 may include a stator core including a plurality of teeth.
  • the stator core may be provided with an annular yoke portion, and a tooth around which the coil is wound may be provided on the outer circumferential surface of the yoke portion. Teeth may be provided at regular intervals along the outer circumferential surface of the yoke portion.
  • the stator core may be formed by stacking a plurality of plates in the form of a thin steel sheet.
  • the stator core may be formed by coupling or connecting a plurality of split cores.
  • the rotating shaft 30 may be coupled to the rotor 10. When electromagnetic interaction occurs between the rotor 10 and the stator 20 through the supply of current, the rotor 10 rotates and the rotation shaft 30 rotates in association with the rotation shaft 30.
  • the rotation shaft 30 is connected to the steering shaft of the vehicle. Power can be transmitted to the steering shaft.
  • the rotating shaft 30 may be supported by the bearing.
  • the housing 40 is formed in a cylindrical shape so that the stator 20 may be coupled to the inner wall.
  • the upper portion of the housing 40 may be implemented in an open state, and the lower portion of the housing 40 may be implemented in a closed state.
  • the lower portion of the housing 40 may be provided with a pocket portion for receiving a bearing for supporting the lower portion of the rotation shaft (30).
  • the bracket may be coupled to an upper portion of the open housing 40.
  • the bracket may also be provided with a pocket portion for supporting the upper portion of the rotating shaft (30).
  • the bracket may include a hole or a groove into which a connector to which an external cable is connected is inserted.
  • Coupler 1 is coupled to the end of the rotation shaft 30, it can transmit the rotational force of the motor.
  • the above-mentioned embodiments may be used for the coupler 1.
  • Coupler 2: Motor Assembly, 10: Rotor, 20: Stator, 30: Rotating Shaft, 40: Housing, 100: Inner Insertion, 110: Plate, 112: Connecting Groove, 130: Projection, 131 : Through surface, 132a: Gear tooth, 132b: Thread, 150: Through hole, 200: Outer support part, 210: Receiving part, 220: Outer wall, 230: Protrusion part, 232: Inclined part, 234: Groove part, 240: Outward protrusion part

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Abstract

본 발명은 관통공을 포함하는 내측 삽입부 및 상기 내측 삽입부의 외부를 감싸는 외측 지지부를 포함하며, 상기 내측 삽입부는 상기 외측 지지부가 관통하는 연결홈을 포함하며, 상기 외측 지지부는 상기 관통공의 중심방향으로 돌출되는 적어도 하나의 돌기부를 포함하고, 상기 돌기부는 홈부를 포함하는 커플러를 제공한다.

Description

커플러 및 이를 포함하는 모터조립체
실시예는 단조 공법과 사출 공법을 함께 이용하여 제작한 커플러 및 이를 포함하는 모터조립체에 관한 것이다.
차량의 파워 스티어링 장치는 스티어링 휠의 각회전 조작력 경감을 위한 장치로서, 유압을 이용한 파워 스티어링(Power Steering)방식이 지속적으로 사용되어 왔다. 최근에 출시되는 차량에는 주행속도에 따른 조타력을 변화시키기 위해 전동식 파워스티어링 장치(MDPS: motor driven power steering)가 탑재되고 있다.
일반적으로 EPS(Electric Power Steering) 모터는 MDPS(Motor Driven Power Steering) 컬럼에 부착되어 운전자의 조향을 돕는 용도로 사용되어 진다.
EPS용 모터가 컬럼의 감속기 축에 결합하여 토크를 발생시켜 감속기를 구동시키기 위해서는 "커플러"라고 하는 부재가 사용되어야 한다.
그러나, 종래의 단조 방법으로 제조되던 커플러는 단조 방법의 특징상 형상 구현에 어려움이 있으며, 조립공정상에서 위치가 틀어지는 경우 샤프트와의 결합력 확보가 어려운 문제점이 있었다.
또한, 모터 구동시 결합하는 상대품과 커플러의 면접촉으로 인한 소음발생의 문제 또한 지적되고 있다.
실시예는 단조 공법과 사출 공법을 함께 사용하여 제작한 커플러를 제공한다.
본 발명이 해결하고자 하는 과제는 이상에서 언급된 과제에 국한되지 않으며 여기서 언급되지 않은 또 다른 과제들은 아래의 기재로부터 당업자에게 명확하게 이해될 수 있을 것이다.
본 발명의 실시예는, 관통공을 포함하는 내측 삽입부; 및 상기 내측 삽입부의 외부를 감싸는 외측 지지부;를 포함하며, 상기 내측 삽입부는 상기 외측 지지부가 관통하는 연결홈을 포함하며, 상기 외측 지지부는 상기 관통공의 중심방향으로 돌출되는 적어도 하나의 돌기부를 포함하고, 상기 돌기부는 홈부를 포함하는 커플러를 제공한다.
상기 내측 삽입부는 일정 두께를 가지는 판상의 플레이트와 상기 관통공이 형성되는 돌출부를 포함할 수 있다.
상기 플레이트는 다각형의 구조를 구비할 수 있다.
상기 플레이트의 다각형 구조는 상기 돌기부 개수의 배수의 각형으로 마련될 수 있다.
상기 돌기부의 하부에는 상기 플레이트의 최외각 점이 위치할 수 있다.
상기 관통공을 형성하는 관통면에는 선형의 기어치가 형성될 수 있다.
상기 관통공을 형성하는 관통면에는 나선형의 나사산이 형성될 수 있다.
상기 외측 지지부는 원통형의 외벽을 포함하고, 상기 돌기부는 상기 외벽에서 내측방향으로 상기 외벽으로 내측 방향으로 돌출될 수 있다.
상기 돌기부는 상기 외측 지지부에 이웃하는 상기 돌기부와 동일간격으로 배치될 수 있다.
상기 돌기부의 상측면은 상기 돌기부의 하측으로 경사부를 구비할 수 있다.
상기 돌기부의 측면은 인벌루트 곡선으로 형성될 수 있다.
상기 내측 삽입부는 단조 공법으로 제조되며, 상기 외측 지지부는 사출 공법으로 제조될 수 있다.
본 발명의 또 다른 실시예는, 회전축; 상기 회전축이 배치되는 홀을 포함하는 로터; 상기 로터의 외측에 배치되는 스테이터; 상기 로터 및 상기 스테이터를 수용하는 하우징; 및 상기 회전축과 결합하는 커플러;를 포함하고, 관통공을 포함하는 내측 삽입부; 및 상기 내측 삽입부의 외부를 감싸는 외측 지지부;를 포함하며, 상기 내측 삽입부는 상기 외측 지지부가 관통하는 연결홈을 포함하며, 상기 외측 지지부는 상기 관통공의 중심방향으로 돌출되는 적어도 하나의 돌기부를 포함하고, 상기 돌기부는 홈부를 포함하는 모터조립체를 제공한다.
실시예에 따르면, 단조 공법과 사출 공법을 함께 사용하여 상세 형상을 구현하여 결합력을 증대할 수 있는 효과가 있다.
또한, 커플러의 내경에 추가적인 결합구조를 부가하여 결합력을 신뢰성을 확보할 수 있는 효과가 있다.
또한, 결합면의 구조를 인벌루트 형상으로 구현하여 회전 방향 변경시 발생하는 소음을 감소할 수 있는 효과가 있다.
본 발명의 다양하면서도 유익한 장점과 효과는 상술한 내용에 한정되지 않으며, 본 발명의 구체적인 실시형태를 설명하는 과정에서 보다 쉽게 이해될 수 있을 것이다.
도 1은 본 발명의 실시예에 따른 커플러의 사시도이고,
도 2는 도 1의 구성요소인 내측 삽입부의 구성을 나타내는 도면이고,
도 3은 도 1의 내측 삽입부가 외측 지지부에 삽입된 상태를 나타내는 투영도이고,
도 4는 도 1의 단면도이고,
도 5 및 도 6은 도 1의 내측 삽입부의 실시예를 나타내는 도면이고,
도 7 및 도 8은 도 1의 구성요소인 돌기부의 형상을 나타내는 도면이다.
도 9는 본 발명의 또 다른 실시예에 따른 커플러를 포함하는 모터조립체의 분해 사시도이고,
도 10은 커플러가 결합된 모터조립체의 단면도이다.
본 발명은 다양한 변경을 가할 수 있고 여러 가지 실시 예를 가질 수 있는 바, 특정 실시 예를 도면에 예시하고 설명하고자 한다. 그러나, 이는 본 발명 실시 예를 특정한 실시 형태에 대해 한정하려는 것이 아니며, 실시 예의 사상 및 기술 범위에 포함되는 모든 변경, 균등물 내지 대체물을 포함하는 것으로 이해되어야 한 다.
제 1, 제 2 등과 같이 서수를 포함하는 용어는 다양한 구성 요소들을 설명하는데 사용될 수 있지만, 상기 구성 요소들은 상기 용어들에 의해 한정되지는 않는다. 상기 용어들은 하나의 구성 요소를 다른 구성 요소로부터 구별하는 목적으로만 사용된다. 예를 들어, 실시 예의 권리 범위를 벗어나지 않으면서 제 2 구성 요소는 제 1 구성 요소로 명명될 수 있고, 유사하게 제 1 구성 요소도 제 2 구성 요소로 명명될 수 있다. 및/또는 이라는 용어는 복수의 관련된 기재된 항목들의 조합 또는 복수의 관련된 기재된 항목들 중의 어느 항목을 포함한다.
본 출원에서 사용한 용어는 단지 특정한 실시 예를 설명하기 위해 사용된 것으로, 본 발명 실시 예를 한정하려는 의도가 아니다. 단수의 표현은 문맥상 명백하게 다르게 뜻하지 않는 한, 복수의 표현을 포함한다. 본 출원에서, "포함하다" 또는 "가지다" 등의 용어는 명세서상에 기재된 특징, 숫자, 단계, 동작, 구성 요소, 부품 또는 이들을 조합한 것이 존재함을 지정하려는 것이지, 하나 또는 그 이상의 다른 특징들이나 숫자, 단계, 동작, 구성 요소, 부품 또는 이들을 조합한 것들의 존재 또는 부가 가능성을 미리 배제하지 않는 것으로 이해되어야 한다.
실시 예의 설명에 있어서, 어느 한 element가 다른 element의 "상(위) 또는 하(아래)(on or under)"에 형성되는 것으로 기재되는 경우에 있어, 상(위) 또는 하(아래)(on or under)는 두 개의 element가 서로 직접(directly)접촉되거나 하나 이상의 다른 element가 상기 두 element 사이에 배치되어(indirectly) 형성되는 것을 모두 포함한다. 또한 "상(위) 또는 하(아래)(on or under)"으로 표현되는 경우 하나의 element를 기준으로 위쪽 방향뿐만 아니라 아래쪽 방향의 의미도 포함할 수 있다.
이하, 첨부된 도면을 참조하여 실시 예를 상세히 설명하되, 도면 부호에 관계없이 동일하거나 대응하는 구성 요소는 동일한 참조 번호를 부여하고 이에 대한 중복되는 설명은 생략하기로 한다.
도 1 내지 도 8는, 본 발명을 개념적으로 명확히 이해하기 위하여, 주요 특징 부분만을 명확히 도시한 것이며, 그 결과 도해의 다양한 변형이 예상되며, 도면에 도시된 특정 형상에 의해 본 발명의 범위가 제한될 필요는 없다.
도 1은 본 발명의 실시예에 따른 커플러의 사시도이고, 도 2는 본 발명의 구성요소인 내측 삽입부의 구성을 나타내는 도면이고, 도 3은 내측 삽입부가 외측 지지부에 삽입된 상태를 나타내는 투영도이고, 도 4는 커플러의 단면도이다.
도 1 내지 도 4를 참조하면, 본 발명의 실시예에 따른 커플러(1)는 내측 삽입부(100) 및 외측 지지부(200)를 포함한다.
내측 삽입부(100)는 플레이트(110) 및 돌출부(130)를 포함할 수 있으며, 금속 재질로 형성될 수 있다.
플레이트(110)는 일정 두께를 가지는 판상으로 마련될 수 있으며, 외측 지지부(200)와 결합시 외부로 드러나지 않도록 외측 지지부(200)에 삽입될 수 있다. 플레이트(110)는 다각형의 구조를 구비할 수 있다. 이는 플레이트(110)가 외측 지지부(200)에 삽입되고, 관통공(150)에 샤프트(미도시)가 연결되어 회전하는 경우 플레이트(110)가 외측 지지부(200) 내측에서 슬립이 발생하는 것을 방지하기 위함이다.
플레이트(110)는 다각형의 형상을 구비할 수 있다. 다각형의 구조는 돌기부(230) 개수의 배수의 각형으로 마련될 수 있다. 일실시예로, 돌기부(230)가 4개로 구성되는 경우, 플레이트(110)는 8각형의 구조로 마련될 수 있다. 이는 외측 지지부(200)의 돌기부(230)에 하중이 걸리는 경우 지지력을 증대시키고, 작용하는 하중을 전체에 고르게 분포시키기 위함이다. 도면에서는 8각형의 구조를 예로 하고 있으나, 돌기부(230)가 4개인 경우 12각형으로 형성될 수 있다.
다각형 구조의 플레이트(110) 최외각점은 돌기부(230)의 하부에 위치할 수 있다. 이는 돌기부(230)가 다른 상대물과 결합하는 경우, 돌기부(230)에는 많은 하중이 걸리게 된다. 이때, 하부에 위치하는 플레이트(110)의 최외각점은 돌기부(230)의 지지력을 증대할 수 있다. 또한, 최외각점이 돌기부(230)의 하부에 위치하는 경우, 돌기부(230)와 돌기부(230) 사이에 위치하는 최외각점의 수가 전체적으로 동일하므로 하중을 안정적으로 분포시킬 수 있다.
일실시예로, 돌기부(230)는 외측 지지부(200)에 이웃하는 돌기부(230)와 동일 간격으로 배치되며, 내측 삽입부(100)는 외측 지지부(200)에 배치되는 돌기부(230)의 개수의 2배수를 가지는 다각 구조로 구비될 수 있다.
상기의 경우, 돌기부(230)의 하부에는 정다각형 구조를 가지는 플레이트(110)의 최외각점이 위치하게 되며, 돌기부(230)와 돌기부(230) 사이에 이웃하는 최외각점이 위치할 수 있다. 이때, 최외각점은 정다각형의 구조에서 동일 각도로 위치하므로 돌기부(230)와 돌기부(230) 사이 중앙에 위치하므로 돌기부(230)에 작용하는 토크가 안정적으로 분산될 수 있다.
또한, 내측 삽입부(100)에는 적어도 하나의 연결홈(112)이 형성되며, 연결홈(112)에는 외측지지부가 연결될 수 있다. 연결홈(112)은 사출 공법을 이용하여 외측 지지부(200)와 내측 삽입부(100)를 연결하는 경우 결합력을 향상시킬 수 있다.
일실시예로, 연결홈(112)는 플레이트(110)에 복수의 관통홀로 형성될 수 있다. 연결홈(112)가 복수의 관통홀로 형성되는 경우, 외측 지지부(200)를 구성하는 요소가 관통홀 내측을 관통하여 연결될 수 있다. 이 경우 회전에 따른 힘 전달력이 증대될 수 있다.
도면에서는 연결홈(112)이 관통홀로 형성되는 것을 예로 하고 있으나, 이에 한정되지 않으며, 돌출되도록 마련되어 외측 지지부(200)와의 결합력을 증대할 수도 있다.
돌출부(130)는 플레이트(110)의 중앙의 일 영역에서 돌출되도록 마련되며, 돌출부(130)에는 샤프트(미도시)와 연결되는 관통공(150)이 형성될 수 있다. 일실시예로, 돌출부(130)는 다각형 구조의 플레이트(110)와 중심을 공유하며, 관통공(150)이 형성되는 관 형상으로 마련될 수 있다.
외측 지지부(200)는 수용부(210), 외벽(220) 및 돌기부(230)를 포함할 수 있다. 외측 지지부(200)는 내측 삽입부(100)의 외부를 감싸도록 연결될 수 있다.
수용부(210)는 내측 삽입부(100)의 일 영역이 삽입되며, 외측 지지부(200)의 하부면을 형성할 수 있다. 수용부(210)는 내측 삽입부(100)의 플레이트(110)가 삽입될 수 있다. 일실시예로, 수용부(210)는 플레이트(110)가 삽입되며, 돌출부(130)의 외측면과 접촉하는 외측돌출부(240)가 연결될 수 있다. 이때, 외측돌출부(240)가 돌출부(130)와 접촉하는 면적에는 제한이 없다.
외벽(220)은 수용부(210)의 단부와 연결되며, 일측으로 돌출되도록 형성된다. 일실시예로, 외벽(220)은 상대물과 결합시 일측 단부를 수용하는 내부공간을 형성할 수 있으며, 돌기부(230)를 지지할 수 있다. 외벽(220)의 형상은 결합하는 상대물의 형상에 맞추어 변형될 수 있으며, 도면의 형상에 한정되지 않는다.
외벽(220)에는 내측방향으로 돌출되는 적어도 하나의 돌기부(230)가 배치될 수 있다. 돌기부(230)는 복수로 마련되어 상대물과의 결합을 안정적으로 지지할 수 있으며, 이웃하는 돌기부(230)와 일정간격으로 이격되도록 위치하여 하중 및 토크를 안정적으로 지지할 수 있다.
돌기부(230)는 적어도 하나의 홈부(234)가 형성될 수 있다. 외측지지부(200)가 사출 공법을 통해 형성되는 경우, 돌기부(230)는 두께 때문에 건조에 문제가 발생할 수 있다. 이러한 문제를 방지하기 위해 돌기부(230)의 일 영역에는 홈부(234)가 형성될 수 있다. 일실시예로, 홈부(234)는 돌기부(230) 상부에서 하부를 향하도록 형성될 수 있으며, 돌기부(230)의 중앙부에 위치할 수 있다.
돌기부(230)의 상측면에는 돌기부(230)의 하측으로 경사를 가지는 경사부(232)가 구비될 수 있다. 경사부(232)는 돌기부(230)가 상대물과의 체결을 용이하게 하도록 도울 수 있다.
도 1 내지 도 4를 참조하여, 본 발명의 커플러(1)의 제조과정을 설명하면 아래와 같다.
샤프트와 결합하는 내측 삽입부(100)는 금속재질로 마련되며, 단조 공법을 통해 제작된다. 이는 샤프트와의 결합시 이종재질이 사용되는 경우 강성의 차이로 파손이 되는 것을 방지하기 위함이다.
이후 내측 삽입부(100)를 일정위치에 위치시키고, 사출을 통해 외측 지지부(200)를 형성하게 된다. 이를 통해 샤프트와 연결홈(112)는 강성을 확보할 수 있으며, 상대물과 결합하는 돌기부(230)는 형상을 용이하게 변형할 수 있어 체결력을 향상할 수 있다.
*도 5 및 도 6은 본 발명의 구성요소인 내측 삽입부의 실시예를 나타내는 도면이다. 샤프트(미도시)와 결합하는 관통공(150)은 일자 형상의 샤프트가 관통공(150)에 삽입되는 경우 면대면 압입이므로 공차관리가 어렵다. 또한, 샤프트가 삽입되는 경우 슬립 발생의 우려가 존재한다.
이러한 문제를 방지하기 위해 관통공(150)의 슬립 방지를 위한 요소들이 구비될 수 있다.
도 5은 관통공(150)을 형성하는 관통면(131)에는 관통공(150)의 길이방향으로 선형의 기어치(132a)가 구비되는 것을 나타낸다. 이 경우는 샤프트(미도시)의 외주면에 기어치(132a)가 형성되어 형합하는 구조로 결합할 수 있으며, 또한, 원통형의 기둥부가 기어치(132a)에 억지끼움으로 삽입되도록 위치할 수 있다.
도 6는 관통공(150)을 형성하는 관통면(131)에는 스파이럴 형상의 나사산(132b)이 구비되는 것을 나타낸다. 샤프트(미도시)의 외주면에는 나사산(132b)이 형성되어 상기 내측 삽입부(100)와 나사 결합할 수 있다.
샤프트가 관통공(150)과 결합 후, 이탈을 방지하게 위해 샤프트와 관통공(150)의 접합면에는 용접을 통해 추가적인 고정을 할 수도 있다.
도 7 및 도 8은 도 1의 구성요소인 돌기부의 형상을 나타내는 도면이다.
돌기부(230)는 측면이 곡면의 형상으로 마련되어 삽입되는 상대물과 결합할 수 있다. 일실시예로, 돌기부(230)의 측면은 인벌루트 형상으로 마련될 수 있다. 인벌루트 곡선으로 마련되는 곡선은 상대물과 점 접합을 하게 된다.
종래의 커플러는 상대물과 면대면 접촉을 하는 구조를 가지고 있었다. 이 경우, 모터의 회전방향이 변경되며, 상대물의 커플러 면과 모터의 커플러 면에서 소음이 발생하였다. 그러나, 인벌루트 곡선으로 마련되는 돌기부(230)는 상대물과 점 접촉을 하는바, 모터의 방향 변경시 소음 발생을 줄일 수 있다.
한편, 이하에서는, 첨부된 도면을 참조하여 본 발명의 또 다른 실시예에 따른 커플러를 포함하는 모터조립체를 설명하면 다음과 같다. 단, 본 발명의 일 실시예에 따른 커플러에서 설명한 바와 동일한 것에 대해서는 그 설명을 생략하기로 한다.
도 9는 본 발명의 또 다른 실시예에 따른 커플러를 포함하는 모터조립체의 분해 사시도이고, 도 10은 커플러가 결합된 모터조립체의 단면도이다. 도 9 및 도 10에 있어서, 도 1 내지 도 8과 동일한 참조부호는 동일한 부재를 나타내며 상세한 설명은 생략하기로 한다.
본 발명의 또 다른 실시예에 따른 모터조립체(2)는 회전축(30), 상기 회전축(30)이 배치되는 홀을 포함하는 로터(10), 상기 로터(10)의 외측에 배치되는 스테이터(20), 상기 로터(10) 및 상기 스테이터(20)를 수용하는 하우징(40), 상기 회전축(30)과 결합하는 커플러(1)를 포함할 수 있다.
로터(10)는 스테이터(20)의 내측에 배치된다. 로터(10)는 로터 코어와 로터 코어에 결합하는 마그넷을 포함할 수 있다. 로터(10)는 로터 코어와 마그넷의 결합 방식에 따라 다음과 같이 형태로 구분될 수 있다.
로터(10)는 마그넷이 로터 코어의 외주면에 결합되는 타입으로 구현될 수 있다. 이러한 타입의 로터(10)는 마그넷의 이탈을 방지하고 결합력을 높이기 위하여 별도의 캔부재가 로터 코어에 결합될 수 있다. 또는 마그넷과 로터 코어가 이중 사출되어 일체로 형성될 수 있다.
로터(10)는 마그넷이 로터 코어의 내부에 결합되는 타입으로 구현될 수 있다. 이러한 타입의 로터(10)는 로터 코어 내부에 마그넷이 삽입되는 포켓이 마련될 수 있다.
로터(10) 코어는 얇은 강판 형태의 복수 개의 플레이트가 상호 적층되어 이루어질 수 있다.
로터(10)는 스큐(skew)각을 형성하는 복수 개의 퍽(Puck)이 적층되는 형태로 이루어질 수 있다.
스테이터(20)는 로터(10)와의 전기적 상호 작용을 유발하여 로터(10)의 회전을 유도한다. 로터(10)와 상호 작용을 유발하기 위해 스테이터(20)에는 코일이 감길 수 있다. 코일을 감긴 위한 스테이터(20)의 구체적인 구성은 다음과 같다
스테이터(20)는 복수 개의 티스를 포함하는 스테이터 코어를 포함할 있다. 스테이터 코어는 환형의 요크 부분이 마련되고, 요크 부분의 외주면에는 코일이 감기는 티스가 마련될 수 있다. 티스는 요크 부분의 외주면을 따라 일정한 간격으로 마련될 수 있다. 한편, 스테이터 코어는 얇은 강판 형태의 복수 개의 플레이트가 상호 적층되어 이루어질 수 있다. 또한, 스테이터 코어는 복수 개의 분할 코어가 상호 결합되거나 연결되어 이루어질 수 있다.
회전축(30)은 로터(10)에 결합될 수 있다. 전류 공급을 통해 로터(10)와 스테이터(20)에 전자기적 상호 작용이 발생하면 로터(10)가 회전하고 이에 연동하여 회전축(30)이 회전한다 회전축(30)은 차량의 조향축과 연결되어 조향축에 동력을 전달할 수 있다. 회전축(30)은 베어링에 의해 지지될 수 있다.
하우징(40)은 원통형으로 형성되어 내벽에 스테이터(20)가 결합될 수 있다. 하우징(40)의 상부는 열린 상태로 실시될 수 있으며, 하우징(40)의 하부는 닫힌 상태로 실시될 수 있다. 하우징(40)의 하부에는 회전축(30)의 하부를 지지하는 베어링을 수용하는 포켓부가 마련될 수 있다. 개방된 하우징(40)의 상부에는 브라켓이 결합될 수 있다. 브라켓에도 회전축(30)의 상부를 지지하는 포켓부가 마련될 수 있다. 그리고 브라켓은 외부 케이블이 연결된 커넥터가 삽입되는 홀 또는 홈을 포함할 수 있다.
커플러(1)는 회전축(30)의 단부와 결합하며, 모터의 회전력을 전달할 수 있다. 커플러(1)는 상기 언급한 실시예들이 사용될 수 있다.
이상으로 본 발명의 실시 예에 관하여 첨부된 도면을 참조하여 구체적으로 살펴보았다.
이상의 설명은 본 발명의 기술 사상을 예시적으로 설명한 것에 불과한 것으로서, 본 발명이 속하는 기술 분야에서 통상의 지식을 가진 자라면 본 발명의 본질적인 특성에서 벗어나지 않는 범위 내에서 다양한 수정, 변경 및 치환이 가능할 것이다. 따라서, 본 발명에 개시된 실시예 및 첨부된 도면들은 본 발명의 기술 사상을 한정하기 위한 것이 아니라 설명하기 위한 것이고, 이러한 실시예 및 첨부된 도면에 의하여 본 발명의 기술 사상의 범위가 한정되는 것은 아니다. 본 발명의 보호 범위는 아래의 청구범위에 의하여 해석되어야 하며, 그와 동등한 범위 내에 있는 모든 기술 사상은 본 발명의 권리범위에 포함되는 것으로 해석되어야 할 것이다.
[부호의 설명] 1 : 커플러, 2 : 모터조립체, 10 : 로터, 20 : 스테이터, 30 : 회전축, 40 : 하우징, 100 : 내측 삽입부, 110 : 플레이트, 112 : 연결홈, 130 : 돌출부, 131 : 관통면, 132a : 기어치, 132b : 나사산, 150 : 관통공, 200 : 외측 지지부, 210 : 수용부, 220 : 외벽, 230 : 돌기부, 232 : 경사부, 234 : 홈부, 240 : 외측돌출부

Claims (16)

  1. 관통공을 포함하는 내측 삽입부; 및
    상기 내측 삽입부의 외부를 감싸는 외측 지지부;를 포함하며,
    상기 내측 삽입부는 상기 외측 지지부가 관통하는 연결홈을 포함하며,
    상기 외측 지지부는 상기 관통공의 중심방향으로 돌출되는 적어도 하나의 돌기부를 포함하고,
    상기 돌기부는 홈부를 포함하는 커플러.
  2. 제1 항에 있어서,
    상기 내측 삽입부는
    일정 두께를 가지는 판상의 플레이트와
    상기 관통공이 형성되는 돌출부
    를 포함하는 커플러.
  3. 제2 항에 있어서,
    상기 플레이트는 다각형의 구조를 구비하는 커플러.
  4. 제3 항에 있어서,
    상기 플레이트의 다각형 구조는 상기 돌기부 개수의 배수의 각형으로 마련되는 커플러.
  5. 제4 항에 있어서,
    상기 돌기부의 하부에는 상기 플레이트의 최외각 점이 위치하는 커플러.
  6. 제2 항에 있어서,
    상기 관통공을 형성하는 관통면에는 선형의 기어치가 형성되는 커플러.
  7. 제2 항에 있어서,
    상기 관통공을 형성하는 관통면에는 나선형의 나사산이 형성되는 커플러.
  8. 제1 항에 있어서,
    상기 외측 지지부는
    원통형의 외벽을 포함하고,
    상기 돌기부는 상기 외벽에서 내측방향으로 상기 외벽으로 내측 방향으로 돌출되는 커플러.
  9. 제8 항에 있어서,
    상기 돌기부는 상기 외측 지지부에 이웃하는 상기 돌기부와 동일간격으로 배치되는 커플러.
  10. 제1 항에 있어서,
    상기 돌기부의 상측면은 상기 돌기부의 하측으로 경사부를 구비하는 커플러.
  11. 제10 항에 있어서,
    상기 돌기부의 측면은 인벌루트 곡선으로 형성되는 커플러.
  12. 제1 항에 있어서,
    상기 내측 삽입부는 단조 공법으로 제조되며, 상기 외측 지지부는 사출 공법으로 제조되는 커플러.
  13. 회전축;
    상기 회전축이 배치되는 홀을 포함하는 로터;
    상기 로터의 외측에 배치되는 스테이터;
    상기 로터 및 상기 스테이터를 수용하는 하우징; 및
    상기 회전축과 결합하는 커플러;
    를 포함하고,
    관통공을 포함하는 내측 삽입부; 및
    상기 내측 삽입부의 외부를 감싸는 외측 지지부;를 포함하며,
    상기 내측 삽입부는 상기 외측 지지부가 관통하는 연결홈을 포함하며,
    상기 외측 지지부는 상기 관통공의 중심방향으로 돌출되는 적어도 하나의 돌기부를 포함하고, 상기 돌기부는 홈부를 포함하는 모터조립체.
  14. 제13 항에 있어서,
    상기 내측 삽입부는
    일정 두께를 가지는 판상의 플레이트와
    상기 관통공이 형성되는 돌출부
    를 포함하는 모터조립체.
  15. 제14 항에 있어서,
    상기 플레이트는 다각형의 구조를 구비하는 모터조립체.
  16. 제14 항에 있어서,
    상기 플레이트는 다각형의 구조를 구비하는 모터조립체.
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