KR100259526B1 - Ball Nut Speed Sensitive Power Steering - Google Patents

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Abstract

PURPOSE: A speed sensitive power steering device of ball nut type is provided to make a drive sense an ideal steering feel by controlling the movement of a ball moved along a return guide according to vehicle speed. CONSTITUTION: A worm gear(1) is united with a steering handle through a steering shaft. A ball nut(2), which is equipped with a ball return guide(6) guiding the circulation of the ball, is joined with the worm gear, moves a ball(3) from side to side, and includes . A sector gear(4) is joined with a gear formed on the outside of the ball nut to transfer the movement of the ball nut into a steering linkage. A power piston(5) compresses the ball nut by the compressed oil to compensate the working force of the steering handle. A control board(7) is contacted selectively with the ball and controls the movement of the ball. A restoring spring(8) supports the control board to restore the control board. A compressing room(9) applies the pressure to the control board to selectively contact the control board to the ball. A solenoid valve(10) supplies or drains the fluid into the compressing room. A controller is connected with the solenoid valve and includes a speed sensing sensor(11).

Description

볼 너트식 속도감응형 동력조향장치Ball Nut Speed Sensitive Power Steering

본 발명은 볼 너트식 속도감응형 동력조향장치에 관한 것으로, 특히 볼 리턴가이드를 통해 순환되는 볼에 저항력을 가해서 차속에 따라 운전자가 적절한 조향핸들의 조작력을 느낄 수 있도록 된 볼 너트식 속도감응형 동력조향장치에 관한 것이다.The present invention relates to a ball nut-type speed-sensitive power steering device, in particular, by applying a resistance to the ball circulated through the ball return guide so that the driver can feel the operating force of the proper steering wheel according to the vehicle speed. It relates to a power steering device.

일반적으로 차량의 조향장치는 운전자가 차륜의 진행방향을 임의로 바꿀수있도록 장착되는 장치로서, 운전자가 직접 조향조작을 하여 그 조작력을 각 기구로전달하기 위해 조향 휠과 조향 축 및 칼럼 등으로 이루어진 조작기구와, 조향축의 회전을 감속함으로써 조작력을 증대시킴과 동시에 조작기구의 운동방향을 바꾸어링크 기구에 전달하는 기어기구 및, 기어기구의 움직임을 앞바퀴에 전달함과 동시에 좌우 바퀴의 관계위치를 올바르게 유지하기 위해 피트먼 암과 드래드 링크 및 너클 암과 타이로드 등으로 구성된 링크 기구를 갖추고 있다.In general, the steering device of a vehicle is a device which is mounted so that the driver can arbitrarily change the direction of travel of the wheel. The steering mechanism includes steering wheels, steering shafts, columns, and the like in order for the driver to directly steer and transfer the driving force to each mechanism. To reduce the rotation of the steering shaft, increase the operating force, change the direction of movement of the control mechanism, and transmit the gear mechanism to the link mechanism, and to transmit the movement of the gear mechanism to the front wheel, and to maintain the proper position of the left and right wheels. It has a link mechanism consisting of Pitman arm and drag link and knuckle arm and tie rod.

그리고 대형 자동차나 저압 타이어를 사용한 차량에서는 앞바퀴의 접지저항이 크기 때문에 핸들의 조작력이 크게 되고 신속한 조향 조작이 안될 염려가 있기때문에 가볍고 신속한 조향조작을 하기 위해 동력조향장치를 사용하고 있는 바, 이와 같은 동력조향장치는 동력원이 되는 유압을 발생시키는 오일펌프와 압력조절밸브 및 유량제어밸브를 포함하는 밸브 유닛 등으로 구성된 동력장치와, 오일핌프에서 발생한 유압을 기계적인 힘으로 바꾸어 조향력을 발생시키기 위해 실린더를 사용하는 작동장치 및, 이 작동장치에 이르는 유로를 개폐하고 핸들의 조작에 상응해서 유로를 바꾸어 동력실린더의 작동방향과 작동상태를 제어하는 제어장치 등으로 구성되어 있다.In the case of a large vehicle or a vehicle using low pressure tires, since the grounding resistance of the front wheel is large, the steering force of the steering wheel is increased and the steering operation may not be possible. Therefore, the power steering device is used for light and quick steering operation. The power steering system is composed of a power unit consisting of an oil pump for generating hydraulic pressure as a power source, a valve unit including a pressure control valve and a flow control valve, and a cylinder for generating steering force by converting the hydraulic pressure generated from the oil pimp into mechanical force. It consists of an operating device using a control device for controlling the operation direction and operating state of the power cylinder by opening and closing the flow path leading to this operation device and changing the flow path in accordance with the operation of the handle.

도1은 조향핸들의 조작이 가볍고 큰 하중에 견딜수 있을 뿐만 아니라 마모량도 적은 종래의 볼 너트식 동력조향장치를 나타내는 개략적인 구성도인 바, 즉 조향핸들과 연결된 워엄기어(101)에 볼 너트(102)가 다수개의 볼(103)을 개재하여 전후로 이동가능하게 결합되고, 상기 볼 너트(102)에는 조향 링크기구와 연결된 섹터기어(104)가 치합되어 있다.1 is a schematic configuration diagram showing a conventional ball nut type power steering device in which steering wheel operation is light and withstands a large load, and also has a low amount of wear, that is, a ball nut (101) connected to a worm gear 101 connected to a steering wheel. 102 is movably coupled back and forth via a plurality of balls 103, the ball nut 102 is engaged with the sector gear 104 connected to the steering link mechanism.

그리고 상기 볼 너트의 양측에는 파워 피스톤(105)이 설치되어 있고, 상기볼 너트의 외측에는 볼의 순환을 가이드하는 볼 리턴 가이드(106)가 장착된 구조로되어 있다.A power piston 105 is provided on both sides of the ball nut, and a ball return guide 106 for guiding the circulation of the ball is mounted on the outside of the ball nut.

이에 따라 운전자가 조향핸들을 조작하면, 그 조작력이 조향축을 통해 워엄기어로 전달되고, 이 워엄기어는 회전되면서 볼을 매개로 볼 너트를 좌측 또는 우측으로 이동시키게 되는 바, 상기 볼은 워엄기어의 회전운동으로 워엄기어와 볼 너트사이에서 볼 리턴 가이드를 따라서 순환하면서 볼 너트를 이동시키게 되며, 이 볼 너트의 이동운동은 상기 섹터기어의 회전운동으로 전환되어 섹터기어가 회전되면서 조향핸들의 조작량에 상응해서 차륜이 조향되게 되어 있다.Accordingly, when the driver manipulates the steering wheel, the operating force is transmitted to the worm gear through the steering shaft, and the worm gear is rotated to move the ball nut to the left or right through the ball, which is the ball of the worm gear. The rotational motion causes the ball nut to move while circulating between the worm gear and the ball nut along the ball return guide, and the movement of the ball nut is converted to the rotational motion of the sector gear, and the sector gear is rotated to control the amount of steering wheel steering. Correspondingly, the wheels are to be steered.

그리고 상기 워엄기어가 회전될 때에 조향기어박스에 장착된 제어밸브가 조향핸들의 조작방향에 따라 적절히 개폐되면서 유압펌프에서 펌핑된 압유를 파워피스톤으로 공급하여, 이 파워피스톤을 밀어줌에 따라 파워피스톤의 압력이 볼 너트에 가해져서 운전자의 조향핸들의 조작력을 보완하여 주게 되어 있다.When the worm gear is rotated, the control valve mounted on the steering gear box opens and closes properly according to the steering wheel's operation direction, supplying the hydraulic oil pumped from the hydraulic pump to the power piston, thereby pushing the power piston. Pressure is applied to the ball nut to compensate the driver's steering wheel steering power.

그런데 상기한 종래의 볼 너트식 동력조향장치나 기계식 조향장치에서는 차속에 따라 운전자가 느끼는 조향감각이 일정하게 되고, 이로 인해 고속주행시에 필요한 무거운 조향감각이나 저속주행시의 가벼운 조향감각을 동시에 느끼도록 할 수 없는 결점이 있었다.However, in the conventional ball nut type power steering device or mechanical steering device, the steering feeling felt by the driver is constant according to the vehicle speed, and thus, the heavy steering feeling required at high speed driving or light steering feeling at low speed driving can be simultaneously felt. There was an uncountable flaw.

이에 본 발명은 상기한 사정을 감안하여 안출된 것으로, 차속이 저속일 경우에는 조향핸들의 조작감이 가볍게 느껴지도록 하는 반면에 차속이 고속인 경우에는 조향핸들의 조작감이 무겁게 느껴지도록 볼 리턴 가이드를 따라 이동하는 볼의 이동을 제어하여 구조가 간단하면서도 차속에 따라 운전자가 적절한 조향조작감을 느낄수 있도록 된 속도감응형 조향장치를 제공함에 그 목적이 있다.Accordingly, the present invention has been made in view of the above circumstances, and when the vehicle speed is low, the steering wheel feels light while the steering wheel feels heavy when the vehicle speed is high. The purpose of the present invention is to provide a speed-sensitive steering device that allows the driver to feel the proper steering control according to the speed of the vehicle by controlling the movement of the moving ball.

도1은 종래 기술에 따른 볼 너트식 동력조향장치의 개략적인 구성도이고,1 is a schematic configuration diagram of a ball nut type power steering device according to the prior art,

도2는 본 발명에 따른 볼 너트식 속도감응형 동력조향장치의 개략적인 구성도이다.2 is a schematic configuration diagram of a ball nut type speed-sensitive power steering apparatus according to the present invention.

* 도면의 주요부분에 대한 부호의 설명* Explanation of symbols for main parts of the drawings

1 : 워엄기어 2 : 볼 너트1: Worm Gear 2: Ball Nut

3 : 볼 4 : 섹터기어3: ball 4: sector gear

5 : 파워피스톤 6 : 볼 리턴 가이드5: power piston 6: ball return guide

7 : 제어판 8 : 복귀스프링7: control panel 8: return spring

9 : 가압실 10 : 솔레노이드밸브9: pressure chamber 10: solenoid valve

11 : 차속감지센서11: vehicle speed sensor

상기한 바의 목적을 달성하기 위한 본 발명은, 조향핸들과 일체로 회전되게조향축을 매개로 연결된 워엄기어와, 이 워엄기어에 볼을 개재하여 좌측 또는 우측으로 이동가능하게 결합되면서 외측에는 볼의 순환운동을 안내하는 볼 리턴 가이드가 장착된 볼 너트, 이 볼 너트와 운동을 조향 링크기구에 전달하기 위해 볼 너트의 외주에 형성된 기어와 치합된 섹터기어 및, 조향핸들의 조작량 및 조작방향에 따라 압유를 공급받아 볼 너트를 가압하여 조향핸들의 조작력을 보완해주는 파워피스톤을 갖춘 볼 너트식 동력조향장치에 있어서, 상기 볼 리턴 가이드를 통해 이동되는 볼과 선택적으로 접촉되어 볼의 이동을 제어하는 제어판과, 이 제어판을 원래의 위치로 복귀시켜주기 위해 제어판을 지지하는 복귀스프링, 상기 제어판이 볼과 선택적으로 접촉되도록 제어판에 압력을 가해주는 가압실, 이 가압실내로 유체를 공급하거나 드레인 시키는 솔레노이드밸브, 이 솔레노이드밸브를 통한 유체의 유동을 차속에 따라 제어하기 위해 차속감지센서를 갖추고서 솔레노이드밸브에 연결된 콘트롤러를 갖춘 것을 특징으로 한다.The present invention for achieving the above object, the worm gear connected to the steering shaft to be integrally rotated with the steering wheel, the worm gear is coupled to the left or right through the ball to the outside of the ball Ball nut equipped with a ball return guide for circulating motion, a sector gear engaged with a gear formed on the outer circumference of the ball nut to transfer the ball nut and motion to the steering link mechanism, and according to the amount and direction of operation of the steering wheel. In a ball nut type power steering device having a power piston that pressurizes a ball nut to pressurize a ball nut to compensate for the steering force, the control panel which selectively contacts the ball moved through the ball return guide to control the ball movement. And a return spring for supporting the control panel for returning the control panel to its original position. The controller connected to the solenoid valve is equipped with a pressure chamber that applies pressure to the control panel, a solenoid valve for supplying or draining fluid into the pressure chamber, and a vehicle speed sensor to control the flow of fluid through the solenoid valve according to the vehicle speed. Characterized in having.

이하 본 발명의 실시예를 첨부된 예시도면을 참조로 상세히 설명한다.Hereinafter, exemplary embodiments of the present invention will be described in detail with reference to the accompanying drawings.

도2는 본 발명에 따른 볼 너트식 속도감응형 동력조향장치의 개략적인 구성도인 바, 즉 조향핸들과 연결된 워엄기어(1)에 볼 너트(2)가 다수개의 볼(3)을 개재하여 전후로 이동가능하게 결합되고, 상기 볼 너트(3)에는 조향 링크기구와 연결된 섹터기어(4)가 치합되어 있으며, 상기 볼 너트의 양측에는 파워 피스톤(5)이 설치되어 있고, 상기 볼 너트의 외측에는 볼의 순환을 가이드하는 볼 리턴 가이드(6)가 장착된 되어 있다.2 is a schematic configuration diagram of a ball nut-type speed-sensitive power steering apparatus according to the present invention, that is, a ball nut 2 is interposed between a plurality of balls 3 in a worm gear 1 connected to a steering wheel. The ball nut (3) is coupled to the ball nut (3) and the sector gear (4) connected to the steering link mechanism, the power piston (5) is provided on both sides of the ball nut, the outside of the ball nut It is equipped with the ball return guide 6 which guides circulation of a ball.

그리고 상기 볼 리턴 가이드를 통해 이동되는 볼과 선택적으로 접촉되어 볼의 이동을 제어하기 위해 제어판(7)이 볼 리턴 가이드 위에 설치되어 있는 데, 즉볼 리턴 가이드에 개구부가 형성되면서 이 개구부를 통해 제어판의 돌출부(7a)가 수용되어 있고, 또 상기 제어판을 원래의 위치로 복귀시켜주기 위해 복귀스프링(8)이 제어판의 하부에 연결되어 있으며, 상기 제어판의 상부에는 제어판을 가압하여제어판이 볼과 접촉되도록 하기 위해 2개의 가압실(9)이 형성되어 있다.And the control panel 7 is installed on the ball return guide to control the movement of the ball by selectively contacting the ball moved through the ball return guide, that is, the opening is formed in the ball return guide through the opening of the control panel A projection 7a is accommodated, and a return spring 8 is connected to the lower part of the control panel to return the control panel to its original position, and the upper part of the control panel presses the control panel so that the control panel contacts the ball. To this end, two pressurized chambers 9 are formed.

또 상기 가압실내로 유체를 공급하거나 드레인시키기 위해 가압실에는 솔레노이드밸브(10)가 연결되어 있고, 이 솔레노이드밸브를 통한 유체의 유동을 차속에따라 제어하기 위해 차속감지센서(11)가 입력단자에 연결된 콘트롤러(E.C.U)가 상기 솔레노이드밸브의 솔레노이드에 연결된 구조로 되어 있다.In addition, a solenoid valve 10 is connected to the pressure chamber to supply or drain fluid into the pressure chamber, and the vehicle speed sensor 11 is connected to the input terminal to control the flow of fluid through the solenoid valve according to the vehicle speed. The connected controller ECU is connected to the solenoid of the solenoid valve.

이하 본 발명의 실시예의 작용 및 효과를 설명한다.Hereinafter will be described the operation and effect of the embodiment of the present invention.

운전자가 조향핸들을 조작하게 되면, 그 조작력이 조향축을 통해 워엄기어로 전달되고, 이 워엄기어는 회전되면서 볼을 매개로 볼 너트를 좌측 또는 우측으로 이동시키게 되는 바, 상기 볼은 워엄기어의 회전운동으로 워엄기어와 볼 너트사이에서 볼 리턴 가이드를 따라서 순환하면서 볼 너트를 이동시키게 되며, 이 볼 너트의 이동운동은 상기 섹터기어의 회전운동으로 전환되어 섹터기어가 회전되면서 조향핸들의 조작량에 상응해서 차륜이 조향되게 되어 있다.When the driver operates the steering wheel, the driving force is transmitted to the worm gear through the steering shaft, and the worm gear rotates to move the ball nut to the left or right through the ball, and the ball rotates the worm gear. The ball moves the ball nut while circulating between the worm gear and the ball nut along the ball return guide, and the movement of the ball nut is converted to the rotation of the sector gear so that the sector gear rotates to correspond to the amount of steering wheel steering. The wheels are then steered.

그리고 상기 워엄기어가 회전될 때에 조향기어박스에 장착된 제어밸브가 조향핸들의 조작방향에 따라 적절히 개폐되면서 유압펌프에서 폄핑된 압유를 파워피스톤으로 공급하여, 이 파워피스톤을 밀어줌에 따라 파워피스톤의 압력이 볼 너트에 가해져서 운전자의 조향핸들의 조작력을 보완하여 주게 되어 있다.When the worm gear is rotated, the control valve mounted on the steering gear box opens and closes properly according to the steering wheel's operation direction, supplying the hydraulic oil pumped from the hydraulic pump to the power piston, thereby pushing the power piston. Pressure is applied to the ball nut to compensate the driver's steering wheel steering power.

상기와 같은 동작과정에 콘트롤러는 차속감지곈서를 매개로 차속을 감지해서 차량이 고속 또는 저속으로 주행하고 있는 지를 판단하게 되고, 만일에 판단된 차속이 고속인 경우에는 콘트롤러가 솔레노이드밸브에 제어전류를 인가시켜주게 되며, 이에 따라 솔레노이드밸브가 개방되면 유압펌프에서 펌핑된 압유거 솔레노이드밸브를 통해 가압실로 유입되게 되며, 이 가압실로 유입된 유체는 제어판을 밀어줌에 따라 제어판의 돌출부가 볼 리턴 가이드를 통해 이동하는 볼과 접촉해서 볼의 이동을 억제하게 된다.In the above operation process, the controller detects the vehicle speed through the vehicle speed detection document to determine whether the vehicle is running at high speed or low speed. If the determined vehicle speed is high speed, the controller supplies a control current to the solenoid valve. Accordingly, when the solenoid valve is opened, the hydraulic pump is pumped from the hydraulic pump to the pressurizing chamber, and the fluid flowing into the pressurizing chamber pushes the control panel so that the protrusion of the control panel is directed to the ball return guide. Contact with the ball moving through it will suppress the movement of the ball.

그러므로 상기 제어판에 의해 볼의 움직임이 둔화됨에 따라 운전자가 느끼는 조향핸들의 조작감이 차속이 고속인 경우에는 무겁게 되는 것이다.Therefore, as the movement of the ball is slowed by the control panel, the steering feeling of the steering wheel felt by the driver becomes heavy when the vehicle speed is high.

한편 차속이 저속인 경우에는 가압실내의 유체가 탱크 등으로 드레인되면서압력이 저하됨과 더뷸어 상기 제어판의 복귀스프링의 탄성복원력으로 상승되어 볼과 이격되게 되므로, 운전자가 느끼는 조작감이 가볍게 되는 것이다.On the other hand, when the vehicle speed is low, the pressure in the pressure chamber is drained to the tank or the like, and the pressure decreases, and the elastic spring of the return spring of the control panel is separated from the ball, so that the operator feels light.

이상 설명한 바와 같이 본 발명에 볼 너트식 속도감응형 동력조향장치에 의하면, 볼 리턴 가이드를 따라 순환하는 볼의 이동을 차속에 따라 적절히 제어하여줌으로써, 간단한 구조로서 운전자가 차속에 따라 적절한 조향감각을 느끼게 할 수있는 효과가 있다.As described above, according to the present invention, the ball nut-type speed-sensitive power steering device controls the movement of the ball circulating along the ball return guide according to the speed of the vehicle, thereby providing a simple structure in which the driver feels the proper steering feeling according to the speed of the vehicle. There is an effect that can make you feel.

Claims (1)

조향핸들과 일체로 회전되게 조향축을 매개로 연결된 워엄기어와, 이 워엄기어에 볼을 개재하여 좌측 또는 우측으로 이동가능하게 결합되면서 외측에는 볼의 순환운동을 안내하는 볼 리턴 가이드가 장착된 볼 너트, 이 볼 너트와 운동을 조향링크기구에 전달하기 위해 볼 너트의 외주에 형성된 기어와 치합된 섹터기어 및, 조향핸들의 조작량 및 조작방향에 따라 압유를 공급받아 볼 너트를 가압하여 조향핸들의 조작력을 보완해주는 파워피스톤을 갖춘 볼 너트식 동력조향장치에 있어서, 상기 볼 리턴 가이드를 통해 이동되는 볼과 선택적으로 접촉되어 볼의 이동을 제어하는 제어판과, 이 제어판을 원래의 위치로 복귀시켜주기 위해 제어판을 지지하는 복귀스프링, 상기 제어판이 볼과 선택적으로 접촉되도록 제어판에 압력을 가해주는 가압실, 이 가압실내로 유체를 공급하거나 드레인시키는 솔레노이드밸브,이 솔레노이드밸브를 통한 유체의 유동을 차속에 따라 제어하기 위해 차속감지센서를 갖추고서 솔레노이드밸브에 연결된 콘트롤러가 구비된 것을 특징으로 하는 볼너트식 속도감응형 동력조향장치.Ball nut equipped with a worm gear connected to a steering shaft so as to be integrally rotated with a steering wheel, and a ball return guide on the outside, which is movably coupled to the left or right via a ball to the worm gear and guides the circulation of the ball. , The sector gear engaged with the gear formed on the outer circumference of the ball nut to transfer the ball nut and the movement to the steering link mechanism, and pressurized the ball nut according to the amount and direction of operation of the steering wheel to pressurize the ball nut to operate the steering wheel. A ball nut type power steering device with a power piston that compensates for the problem, comprising: a control panel for selectively contacting a ball moved through the ball return guide to control the movement of the ball, and returning the control panel to its original position. Return spring supporting the control panel, pressurizing chamber for pressurizing the control panel to selectively contact the ball. A solenoid valve for supplying or draining a fluid into a room, and a ball nut type speed sensing type comprising a controller connected to the solenoid valve with a vehicle speed sensor to control the flow of fluid through the solenoid valve according to the vehicle speed. Power steering.
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