KR100565400B1 - 동력 조향장치 - Google Patents

Abstract

본 발명은 축방향의 이동을 구속하여 지지되고 조향 보조용 모터로부터의 동력에 의하여 조향축과 동축적으로 회전하는 실린더와, 상기 조향축의 축심에 대하여 소정의 각도로 경사지고 또한 소정의 치수로 편심하고 상기 실린더내에 고정되어 설치되는 이송링 또는 상기 조향축의 축심에 대하여 같은 방향으로 같은 각도로 경사지고 또한 같은 치수로 편심하고 각각의 편심위치를 상기 조향축의 원주방향으로 같은 간격으로 배치하여 상기 실린더 내부에 고정되어 설치되어 있는 복수의 이송링을 구비함으로써 볼 나사 기구 대신에 상기 모터의 회전을 상기 조향축의 축방향의 이동으로 변환시킬 수 있어, 간단한 기구로 구성되며 저노이즈인 전동기구를 구비한 동력 조향장치이다.

Description

동력 조향장치

도1은 본 발명에 관한 이송링(移送 ring)의 회전이 조향축(操向軸)의 축방향으로의 이동으로 변환되는 원리를 설명하기 위한 설명도,

도2는 본 발명에 관한 동력 조향장치(動力 操向裝置) 요부의 구성을 나타내는 일부 파단 정면도,

도3은 도2의 일부 확대도,

도4는 베어링 유지체를 나타내는 사시도,

도5는 본 발명과 또다른 실시예를 나타내는 일부 파단 정면도,

도6은 도5의 일부 확대도이다.

* 도면의 주요부분에 대한 부호의 설명 *

1, 101 : 조향축(操向軸) 6, 6b : 실린더(cylinder)

62 : 유지체(維持體) 62a : 조정나사

63a, 64, 65 : 볼 베어링(ball bearing)

63b : 돌기부 163 : 이송링(移送 ring)

[발명의 목적]

[발명이 속하는 기술분야 및 그 분야의 종래기술]

본 발명은 조향 보조력의 발생원으로서 모터를 사용하여 이루어지는 동력 조향장치에 관한 것이다.

동력 조향장치는 조향을 위한 조향핸들의 회전조향에 있어서 필요로 하는 노동력 부담을 경감하여 쾌적한 조향감각을 얻기 위한 것으로서, 많은 자동차에 장비되어 있다. 근년에 있어서는 더욱 더 조향보조를 위한 구동기로서, 종래에 널리 사용되고 있는 유압 구동기 대신에 조향핸들의 조향에 따라 구동되는 전동모터를 이용한 전동식 동력 조향장치가 실용화되고 있다.

이와 같은 전동식 동력 조향장치는 조향 보조용 모터의 구동제어에 의하여 자동차 속도의 고/저(高低), 조향 각도의 대/소(大小) 등 운전상태에 따라 보조력 특성의 변경에 유연하게 대응할 수 있는 이점을 지니는데, 그것을 실현시키기 위해서는 조향 보조용 모터의 회전을 조향기구에 전달하는 전동기구(傳動機構)가 꼭 필요하다.

조향 보조용 모터는 조향핸들에 연결되어 형성되고, 그 조향핸들의 조향에 따라 회전되는 스티어링 칼럼(steering column)의 중앙부에 또는 조향 차륜(일반적으로는 좌우의 전륜(前輪))에 양단이 연결되어 축방향으로 이동하여 조향하기 위한 조향축(예를 늘어 래크(rack)·피니언(pinion)식 조향기구에 있어서의 레크축)의 중앙부에 형성된다. 전자는 조향 보조용 모터의 회전을 회전부재인 스티어링 칼럼에 전달하면 되고 상기 전동기구를 일반적인 기어 감속기구에 의하여 간단하게 구성할 수 있는 이점을 지니는 반면 스티어링 칼럼이 자동차 실외로 나와 있는 부분은 적음으로써 그 주변에 모터를 포함한 전동기구의 배치위치를 확보하는 것이 어려워 적용범위가 한정된다는 불합리한 점이 있다.

이것에 비하여 후자는 조향 보조용 모터의 회전을 조향축 축방향의 이동으로 변환시키는 전동기구의 구성이 복잡하게 되는 반면, 차량전방부에 좌우로 배치된 상기 조향축의 축 길이에 걸쳐 상기 모터를 포함한 전동기구 배치위치의 자유도(自由度)가 커져 광범위한 차종에 채용할 수 있다는 이점을 지니고 있다. 단, 이 구성에 있어서도 상기 모터를 포함한 전동기구의 배치 스페이스를 삭감하는 것이 중요한 과제인데, 예를 들어 특개소 61-191468호 공보에 개시되어 있는 바와 같이 상기 전동기구에 볼 나사기구를 사용함으로써 배치 스페이스의 삭감을 도모한 동력 조향장치가 종래부터 제안되고 있다.

이 동력 조향장치는 조향축 외주의 일부를 볼나사의 궤도가 형성된 수나사부로 하고, 이 수나사부 외측에 다수의 볼을 통하여 결합하는 너트부재를 상기 조향축을 지지하는 하우징내에 축방향의 이동을 구속하여 배치하고, 그 너트부재에 조향 보조용 모터의 회전력을 전달하여 회전시켜 이 회전에 따른 볼나사의 삽입을 이용하여 상기 조향축을 축방향으로 이동시키는 구성으로 되어 있다. 따라서 상기 하우징의 내부에 큰 감속비를 얻을 수 있는 전동기구를 콤팩트하게 구성할 수 있고 소형화된 모터를 조향축의 하우징에 근접시켜 부착함으로써 상기 배치 스페이스의 삭감요구에 응할 수 있도록 한다.

그런데 이상과 같은 종래의 구성에 있어서는 조향축의 외주에 있어서 볼나사 궤도의 형성에 높은 정밀도가 요구되어 다수의 가공공수를 필요로 하고 상기 볼나사의 궤도가 형성된 수나사부와 너트부재 사이에서의 다수의 볼을 통한 결합상태의 조정에 많은 시간을 필요로 한다.

또한 상기 너트부재 내에서 볼나사 궤도에 충전(充塡)된 볼은 상기 볼나사의 삽입에 따라 상기 궤도 내에서 전동(轉動)하여 조향축의 이동을 원활하게 하고 있지만, 동시에 볼은 전동에 의하여 상기 조향축의 이동방향으로 편향되어 버린다. 이 편향을 방지하기 위하여 상기 너트부재내의 좌우단에는 볼을 순환시키는 바이패스 기구(bypath 機構)가 배치되어 볼의 원활한 전동을 보조한다. 그런데 이 너트 부재내에 구성된 상기 바이패스 기구는 상당히 복잡하며 이것을 구성하는 부품수가 많아 조립공수, 원가의 증가를 초래하는 문제가 있다.

또한 상기 바이패스 기구 및 볼나사 궤도내에 있어서 볼끼리의 거리를 일정하게 유지하기 위한 유지부재가 없어, 상기 볼나사가 서로 충돌하여 그 때 발생하는 노이즈가 크다는 문제가 있다.

[발명이 이루고자 하는 기술적 과제]

본 발명은 상기의 문제점에 감안하여 이루어진 것으로서, 볼나사 기구 대신에 간단한 구성의 전동기구에 의하여 저노이즈이고 조향 보조용 모터의 회전을 조향축의 축방향의 이동으로 확실하게 변환시킬 수 있으며 조립에 따른 조정작업을 간략화하여, 상기 조향 보조용 모터를 포함한 전동기구의 배치 스페이스의 삭감요구에 응할 수 있는 동력 조향장치를 제공하는 것을 목적으로 한다.

[발명의 구성]

본 발명의 하나의 동력 조향장치는 조향에 따라 구동되는 모터의 회전력을 하우징내에서 지지되는 조향축에 전달하고 그 조향축을 축방향으로 이동시켜 조향을 보조하는 구성으로 이루어진 동력 조향장치에 있어서, 상기 하우징 내부에서 축방향의 이동을 구속하여 지지되고 상기 모터로부터의 동력에 의하여 상기 조향축과 동축적으로 회전하는 실린더와, 상기 조향축의 축심에 대하여 소정의 각도로 경사지고 또한 소정의 치수로 편심하고 상기 실린더내에 고정되어 설치되는 이송링 또는 상기 조향축의 축심에 대하여 같은 방향으로 같은 각도로 경사지고 또한 같은 치수로 편심하고 각각의 편심위치를 상기 조향축의 원주방향으로 같은 간격으로 배치하여 상기 실린더 내부에 고정되어 설치되어 있는 복수의 이송링을 갖추는 것을 특징으로 한다.

도1은 본 발명에 관한 이송링의 회전을 조향축의 축방향으로의 이동으로 변환시키는 원리를 설명하기 위한 설명도이다. 조향축(101)은 축방향만의 이동이 허용되어 지지되고 있다. 이송링(163)은 그 내주부에 조향축(101)이 삽입되며, 그 내주부의 내경 치수는 조향축(101)의 외경치수보다 커 이송링(163)의 내주면 한 곳에서 조향축(101)의 외주면과 접촉하도록 상기 조향축(101)의 축심에 대하여 편심하고 또한 이송링(163)의 축심은 조향축(101)의 축심에 대하여 각도(θ) 만큼 경사져 형성되어 있다.

이와 같은 구성의 이송링(163)이 그 자체로 편심된 상태로 조향축(101)의 축심 주위에서, 예를 들어 외측의 흰 화살표 방향으로 회전할 경우 이송링(163)은 그 내주면의 항시 같은 부위에서 조향축(101)과 접촉하면서 조향축(101) 주위를 회전하게 된다. 이송링(163)은 그 회전방향에 대하여 자체가 각도(θ)만큼 경사지고 있는 방향으로 수나사와 같이 삽입하므로 이 접촉부에 있어서 경사방향으로 마찰력(F)이 작용하고, 이 때 조향축(101)의 축방향의 분력(分力)(Fsinθ)에 의하여 조향축(101)이 축방향으로 이동하는 것을 달성할 수 있다.

따라서 상기 실린더 내에 조향축의 축심에 대하여 경사져 형성된 하나 또는 복수의 이송링이 상기 조향축 외주면의 한 곳에서 각각 슬라이딩하며 접촉된 상태로 회전하고 이 이송링의 경사각도를 그 리드각(lead angle)으로 한 피치로 상기 조향축을 그 축방향으로 이동시키므로 간단한 기구로 조향 보조용 모터의 회전을 상기 조향축 축방향의 이동으로 변환시킬 수 있고 또한 볼을 필요로 하지 않으므로 상기한바와 같이 노이즈가 발생하지 않는다.

본 발명의 다른 동력 조향장치는 상기 이송링이 그 내주면에 돌기부를 구비하고 또한 상기의 조향축이 그 외주면에 나선상으로 형성된 홈부를 구비하여, 상기 이송링의 돌기부가 상기 조향축의 홈부에 슬라이딩하며 접촉되도록 이루어지는 것을 특징으로 한다.

따라서 상기 이송링의 내주면에 형성된 돌기가 상기 조향축상에 형성된 나사 모양의 홈부에 슬라이딩하며 접촉되도록 이루어져 있으므로, 슬라이딩부에 있어서 상기 조향축의 축방향으로 미끄럼이 발생하는 일이 없어 확실하게 조향 보조용 모터의 회전을 조향축의 축방향으로의 이동으로 변환시킬 수 있다.

본 발명의 다른 동력 조향장치는 상기 실린더내에 고정되어 상기 이송링을 유지하는 기둥모양의 유지체를 또한 구비하고, 그 유지체는 상기 이송링을 유지하기 위하여 상기 조향축에 대하여 축심이 경사 혹은 편심하고 있는 원주형의 오목부와 바닥에 상기 조향축이 통과할 수 있는 구멍을 다 갖춘 것을 특징으로 한다.

따라서 상기 유지체가 실린더내에서 이송링을 조향축에 대하여 경사 또는 편심한 상태로 유지되므로 상기 이송링을 상기 실린더에 용이하게 부착할 수 있다.

본 발명의 다른 동력 조향장치는 상기 조향축의 홈부가 상기 이송링의 경사각도를 그 리드각으로 하는 피치로 형성되는 것을 특징으로 한다.

따라서 상기 돌기부가 상기 이송링의 경사방향을 따라 슬라이딩하며 접촉하고 무리없이 이동할 수 있다.

본 발명의 다른 동력 조향장치는 상기 이송링이 베어링을 사용하여 이루어지는 것을 특징으로 한다.

따라서 상기 실린더가 그 축 주위로 회전함에 따라, 경사진 상태로 회전되는 상기 베어링의 외륜을 따라 상기 베어링의 통상의 회전방향과 다른 방향으로 상기 베어링의 내륜이 회전을 시작할 때에 상기 내외륜의 볼의 궤도면과 볼과의 탄성에 의하여 회전의 충격이 흡수되므로 충격음을 절감할 수 있다. 또한 일반적인 베어링을 사용함으로써 저가의 이송링을 구성할 수 있다.

본 발명의 다른 동력 조향장치는 상기 유지체가 상기 실린더내에 삽입되고 상기 조향축이 통과할 수 있는 구멍을 바닥의 중앙에 갖추는 바닥이 있는 원통형의 부재로서, 외주면에 대하여 축심이 경사 혹은 편심하고 있는 내주면과, 그 내주면의 경사방향에 대하여 직각으로 형성되는 내저면을 갖추고, 상기 내주면의 반원주 이상에 걸쳐서 벽이 없고, 상기 벽이 없는 부분과 마주보는 위치에 상기 벽의 지름방향으로 나사구멍이 뚫리고, 상기 나사구멍에 상기 벽의 외측으로부터 내측으로 돌출하는 조정 나사가 결합하여 이루어지는 것을 특징으로 한다.

따라서 상기 조정나사의 선단이 상기 유지체의 내주면으로부터 돌출하여 이송링을 잘려진 부분의 방향으로 밀어내므로 상기 이송링의 조향 축으로 가해지는 슬라이딩 접촉압력을 조정할 수 있다.

본 발명의 다른 동력 조향장치는 상기 유지체가 지니는 오목부의 축심이 상기 이송링과 동일한 각도로 경사지고 또한 상기 이송링과 동일한 치수로 편심하고 있는 것을 특징으로 한다.

따라서 상기 유지체가 이송링을 그 경사지는 각도로 유지하고 편심하는 치수로 유지하므로, 상기 이송링을 상기 실린더에 더 용이하게 부착시킬 수 있다.

(제1실시예)

이하 본 발명을 그 실시예를 나타내는 도면에 의거하여 상세하게 서술한다. 도2는 본 발명에 관한 동력 조향장치 요부의 구성을 나타내는 일부 파단 정면도이다.

이 동력 조향장치에 있어서 조향축(1)(래크축)은 차체의 좌우방향으로 형성된 원통형의 조향축 하우징(2) 내부에서 축방향으로 이동이 자유롭게 지지되고, 조향축 하우징(2)의 좌우로 각각 돌출하는 조향축(1)의 단부는 서로 다른 지지봉(10, 10)(한쪽만 도시)을 통하여 도시하지 않은 좌우의 차륜에 연결되고, 조향축 하우징(2) 내에서의 조향축(1)의 좌우이동이 지지봉(10, 10)를 통하여 좌우의 차륜으로 전달되어 이것이 전향(轉向)되도록 이루어져 있다.

조향축 하우징(2)의 중앙부에는 이것과 축심을 교차시켜 피니언 하우징(3)이 연결되어 있다. 피니언 하우징(3)의 내부에는 그 축심 주위에서 회전이 자유자재로운 피니언축(4)이 지지되어 있다. 도2에 있어서 피니언축(4)은 피니언 하우징(3)의 상부에만 돌출단이 나타나 있으며, 그 돌출단을 통하여 도시하지 않은 조향핸들에 연결되어 조향을 위한 핸들의 조향에 따라 축 주위로 회전되도록 이루어져 있다.

피니언 하우징(3)의 내부에 형성된 피니언축(4)의 하부에는 도시하지 않은 피니언이 일체로 형성되어 있다. 또한 조향축 하우징(2) 내에 지지된 조향축(1)에는 피니언 하우징(3)과의 교차위치를 포함하여 적절한 길이에 걸쳐서 도시하지 않은 래크 기어가 형성되어, 피니언축(4)의 회전이 피니언 및 래크기어의 맞물림에 의하여 조향축(1)의 축방향의 이동으로 변환되고, 그 조향축(1)의 좌우양단에 연결된 좌우의 차륜이 조향 핸들의 조작에 따라 조향되는 래크·피니언식 조향기구를 구성하고 있다.

본 발명에 관한 동력 조향장치는 상기와 같이 이루어지는 조향을 전동모터의 회전력에 의하여 보조되는 구성으로 되어 있다. 도2에 나타내는 실시예에 있어서 조향보조용 모터(5)는 조향축 하우징(2)의 외측에 부착되어 있다. 조향축 하우징(2)에는 피니언 하우징(3)이 형성된 위치로부터 적절한 길이로 떨어진 위치에 개구부가 조향축(1)과 평행하게 굴곡되어 연장된 원통형의 모터 시트(50)가 돌출되어 있으며, 조향 보조용 모터(5)는 그 출력축을 조향축 하우징(2) 및 그 내부의 조향축(1)과 대략 평행하게 하여 모터 시트(50)의 상기 개구부에 고정된다.

모터 시트(50)의 내부는 조향축 하우징(2)의 내부와 연통(連通)하는 공동부(空洞部)로 되어 있으며, 상기 조향 보조용 모터(5)의 출력축은 이 공동부 안까지 연장되어 형성되어 있다. 상기 출력축의 선단부에는 구동 피니언(51)이 형성되어 모터 시트(50)의 내부에서 회전이 자유롭게 지지된 평 기어(52)와 맞물린다.

한편 조향축 하우징(2)의 내부에는 모터 시트(50)가 형성된 위치에 대응하여 실린더(6)가 수납되어 있다. 그 실린더(6)는 그 일측에 일체로 형성된 4개의 접촉 볼 베어링(60)에 의하여 조향축 하우징(2) 안쪽에서 조향축 하우징(2)과 동축상의 회전만이 허용되어 지지되는 원통형 부재로서, 조향축 하우징(2)의 내부를 관통하는 상기 조향축(1)은 실린더(6)의 안쪽을 통과한다.

이와 같이 지지된 실린더(6)의 외측에는 상기 모터 시트(50)에 대응하는 위치에 평 기어(61)가 일체로 형성되어, 모터 시트(50)측으로부터 같은 위치로 진입하는 상기 평 기어(52)와 맞물리게 된다. 그리고 상기 실린더(6)는 구동 피니언(51), 평 기어(52) 및 평 기어(61)를 통하여 전달되는 상기 조향 보조용 모터(5)의 회전에 의하여 4개의 접촉 볼베어링(60)에 의한 축방향의 구속위치를 유지하며 조향축 하우징(2)의 내부에 있어서 조향축(1)과 동축상에서 회전하도록 한다.

도3은 도2의 일부 확대도이다. 상기 실린더(6)의 타측에는 원통형의 대경부(大徑部)가 동축으로 일체 형성되어 있으며, 안쪽으로 형성된 공동부에는 이송링으로서 기능하는 3개의 볼 베어링(63a, 63a, 63a)을 각각 유지시키기 위한 베어링 유지체(62, 62, 62)가 조향축(1)과 동축으로 고정되어 있다.

도4는 베어링 유지체(62)를 나타내는 사시도이다. 베어링 유지체(62)는 도시한 바와 같이 그 지름방향 및 축방향으로 적절한 두께를 지닌 짧은 길이의 원주형의 부재로 이루어져 그 중공부(中空部)에 조향축(1)이 관통될 수 있도록 되어 있다. 그리고 상기 볼 베어링(63a)과 결합할 수 있는 원주형의 오목부를, 상기 베어링 유지체(62) 외주면의 축심에 대하여 소정의 각도로 경사시키고, 경사방향과 직교하는 쪽으로 소정의 치수만큼 편심시켜 상기 베어링 유지체(62)의 일단에 형성한다. 또한 상기 오목부를 둘러싼 주벽(周壁)은 그 내주면의 상기 편심방향을 중앙으로 180°에 걸쳐서 잘려져 있으며, 이 방향과 반대측의 외주벽에는 나사공이 뚫려 있어 외측으로부터 결합되는 조정나사(62a)의 선단부가 상기 외주벽의 내주면으로부터 돌출하여, 결합되는 볼 베어링(63a)을 상기 외주벽이 없는 방향으로 밀어내어 이 볼 베어링(63a)이 조향축(1)과 슬라이딩하면서 접촉하는 압력을 조정할 수 있게 된다.

또한 상기 볼 베어링(63a, 63a, 63a)의 경사각도를 그 리드각으로하여, 조향하여, 조향축(1)의 외주면에는 나선상의 홈이 축방향으로 적절한 길이로 형성되어 있고, 거기에 대응하도록 주위에 형성된, 상기 볼 베어링(63a, 63a, 63a) 내주면의 돌기부(63b, 63b, 63b) 일부와의 결합에 의하여 조향축(1)이 축방향으로 슬라이딩하는 것을 억제한다.

상기 볼 베어링(63a, 63a, 63a)을 각각 유지하는 베어링 유지체(62, 62, 62)는, 조향축(1)의 외주면과 한점에서 슬라이딩하면서 접촉하는 3개의 볼 베어링(63a, 63a, 63a) 돌기부(63b, 63b, 63b)의 접촉위치가 조향축(1)의 원주방향에서 균일하도록 120°씩 떨어진 상태로 각각 상기 실린더(6)내에 형성되어 있다.

상기 볼 베어링(63a, 63a, 63a)의 돌기부(63b, 63b, 63b)와 조향축(1)의 나선홈과의 접촉면에서의 마찰력은 상당히 커지므로, 이 접촉면 전체에 걸쳐서 트랙션 그리스(traction grease)(롤(rol1) 전동용 윤활유)를 도포하고 그 접촉면 윤활유의 기름막을 통하여 토크(torque)를 전달하고 있다. 트랙션 그리스는 상기 접촉면에서의 기름막의 점도가 슬라이딩 접촉압력의 증가에 따라 높게 되어 고접촉 압력에서는 순간적으로 기름막이 유리모양으로 고체화되지만, 접촉면을 떨어뜨린 후에 바로 원래의 유동성의 성질을 되찾으며 이렇게 순간적으로 생성되는 유리모양의 전단력(剪斷力)이 상당히 크므로, 접촉면에서의 슬라이딩을 경감시키고 토크의 고전달 효율을 달성시키는 것으로서 선트랙(SUN TRACK)(미국 Monsanto사 제품의 롤 전동용 윤활유)이 시판되고 있다.

상기와 같이 구성된 동력 조향장치에 있어서 볼 베어링(63a, 63a, 63a)의 외륜(外輪)은 축심이 조향축(1)에 대하여 경사진 상태로 베어링 유지체(62, 62, 62)를 통하여 실린더(6)에 각각 고정되어 있으므로, 실린더(6)의 회전에 따라 조향축(1)에 대한 경사각도를 유지한 채로 회전한다. 상기 외륜은 볼 베어링(63a, 63a, 63a)의 통상의 회전방향과 다른 방향으로 회전하므로 볼 베어링(63a, 63a, 63a)의 내륜(內輪)은 상기 외륜의 경사각도 및 경사방향을 일치시킨 상태로 상기 외륜을 따라 회전한다. 또한 처음 동작시에 슬라이딩부에서 발생하는 저항에 의한 응력을 볼 베어링(63a, 63a, 63a)의 볼 및 볼 궤도면이 그 탄성에 의하여 흡수한다. 그리고 도1에 동작원리를 나타내는 바와 같이 상기 볼 베어링(63a, 63a, 63a)의 내주면에 각각 형성된 돌기부(63b, 63b, 63b)의 일부와 조향축(1)의 외주면에 형성된 나선홈과의 슬라이딩이 조향축(1)의 축방향 이동으로 변환되어 조향이 이루어진다.

이상 본 발명에 관한 동력 조향장치의 구성 중, 조향축(1)이 래크·피니언식인 조향기구에 있어서 래크축인 경우에 대하여 서술하였으나, 조향축(1)은 그 축방향으로의 이동에 따라 차륜을 조향시키는 축이라면 무방하며 상기 래크축에 한정되지 않는다. 예를 들어 일부 동력 조향장치에 있어서, 래크측과는 별체로 조향 보조 전용의 축을 배치하여 이 축과 래크축을 각각의 일부에 연결하고 조향 보조용 모터의 회전을 이 조향 보조 전용의 축을 통하여 레크축에 전달하는 구성도 있으나, 이와같은 조향 보조 전용의 축도 또한 본 발명에 있어서의 조향축에 포함된다. 또한 본 발명의 적용범위는 상기의 래크·피니언식 조향기구에 한정되지 않고 다른 형식의 조향기구의 적용도 가능하다는 것은 당연하다. 또한 조향축(1)의 외주면에 나선홈을 형성하지 않는 경우도 본 발명은 성립한다.

또한 조향 보조용 모터(5)로서 유압 모터를 사용하여 구성하여도 무방하다.

상기 볼 베어링(63a)의 돌기부(63b)의 단면형상 및 상기 조향축(1)의 나선홈의 단면형상은 조향축(1)에 가해지는 하중의 크기, 방향 등에 의하여 여러 가지 형상으로 형성할 수가 있어, 예를 들어 볼 나사의 궤도를 사용함으로써 조향축(1)으로서 볼 나사 기구의 수나사부로 사용할수 있다. 또한 볼 나사 궤도에 비하여 가공이 용이한 각 나사, 사다리꼴 나사의 궤도를 사용함으로써 가공공수를 삭감할 수 있다.

또한 이송링으로서 볼 베어링(63a)을 사용하는 구성으로 하였으나, 볼 베어링에 한정하지 않고 이송링에 가해지는 하중의 크기, 종류 등에 의하여 앵귤러 볼 베어링(angular ball bearing), 원뿔 롤러 베어링 등의 다른 일반적인 베어링을 사용할 수 있다. 또한 베어링에 한정하지 않고 내주면에 돌기부를 형성한 링부재를 사용할 수 있는 것은 물론이다.

또한 볼 베어링(63a)의 개수는 3개로 하였으나, 조향축(1)의 외주면을 슬라이딩하먼서 접촉하는 위치가 각각 조향축(1)의 원주방향으로 같이 배치되어 있으면 좋으며, 이것에 한정되지 않고 볼 베어링(63a)의 개수는 4개 이상도 가능하다. 단, 볼 베어링(63a)을 1개 또는 2개로 한 경우 상기 조향축(1)에 가해지는 슬라이딩 접촉압력의 균형을 확보하는 것이 어려워 3개 이상의 볼베어링(63a)을 구비하는 것이 바람직하다.

상기 베어링 유지체(62)는 이송링으로서의 볼 베어링(63a)을 조향축(1)의 축심에 대하여 경사시켜, 그 내주면 한 곳에서 상기 조향축(1)의 외주면에 슬라이딩하면서 접촉하도록 유지할 수 있으면 좋고, 상기 조정나사(62a) 및 그것과 결합되는 나사공과 상기 잘려진 부분을 구비하지 않은 구성으로도 할 수 있다. 또한 상기 베어링 유지체(62)의 볼 베어링(63a)을 유지하기 위한 오목부는 상기 베어링 유지체(62)를 상기 실린더(6) 내부에 경사 또는 편사시켜 유지함으로써 상기 오목부의 경사 또는 편심 중 어느 하나를 생략하는 구성도 가능하다. 또한 상기 베어링 유지체(62)의 외주형상은 원형일 필요는 없으므로, 예를 들어 정삼각형으로 하여 3개의 볼 베어링(63a, 63a, 63a)의 원주방향의 위치조정을 필요로하지 않을 수도 있고, 상기 외주형상에 한정되는 것은 아니다.

(제2실시예)

도5는 본 발명의 또 다른 실시예를 나타내는 일부 파단 정면도이다. 본 실시예에 있어서 동력 조향장치는 제1실시예의 조향 보조용 모터(5) 대신에 조향축(1)과 동축으로 배치된 브러시리스 모터(brushless motor)(5b)를 사용하고 있는 점에서 다르다. 제2실시예에 있어서는 조향축(1)과 동축으로 브러시리스 모터(5b)를 배치하므로 제1실시예보다도 콤팩트하게 구성할 수 있다.

도5에 있어서 조향축 하우징(2) 내면 주위에는 고정자(53)가 형성되어 있다. 고정자(53) 내면에는 복수의 영구자석(54)이 약간의 공간을 두고 대향하도록 고정자(53)보다도 긴 원통형의 회전자(55) 외주면에 형성되어 있으며, 인접하는 다른 영구자석(54)과 자극(磁極)이 다르도록 배치되어 있다. 회전자(55)는 그 일측이 부착부재를 통하여 볼 베어링(64)에 의하여 조향축 하우징(2) 내면에 자유자재로 회전되도록 지시되어 있으며 또한 타측이 마찬가지로 볼 베어링(65)에 의하여 조향축 하우징(2) 내면에 자유자재로 회전되도록 지지되어 있음으로써 조향 보조용의 브러시리스 모터(5b)가 구성된다.

회전자(55)의 타측에는 실린더(6b)가 동축적으로 압입되어 있으며, 실린더(6b)의 압입측 반대의 단부에서 4개의 접촉 볼 베어링(60)에 의하여 조향축 하우징(2) 내면에서 회전자(55)와 함께 자유자재로 회전되도록 지지되어 있다.

이와 같은 구성에 의하여 고정자(53)에 전류가 통함에 따라 영구자석(54)과 함께 회전자(55)가 회전함으로써 회전자(55)와 일체적으로 연결된 실린더(6b)가 회전한다.

도6은 도5의 일부 확대도이다. 도6에 있어서 실린더(6b)의 안쪽에 형성된 공동부에는 제1실시예와 같은 구성의 3개의 볼 베어링(63a, 63a, 63a)이 3개의 베어링 유지체(62, 62, 62) 각각을 통하여 조향축(1)과 동축으로 고정되어 있다.

본 실시예의 동력 조향장치는 상기와 같이 구성되어 있으며, 실린더(6b)의 회전에 따라 제1실시예와 같은 조향의 보조를 하는 그 밖의 다른 구성, 작용 및 효과는 제1실시예와 마찬가지이므로 대응하는 부분에는 동일부호를 붙이고 그 설명은 중복을 피하기 위하여 생략한다.

[발명의 효과]

상기한 바와 같이 동력 조향장치는 상기 실린더 내에서 그 축심에 대하여 경사져 형성된 복수의 이송링이 조향축 주위로 각각 한곳에서 슬라이딩하여 접촉하면서 회전하므로, 간단한 기구로 조향 보조용 모터의 회전을 조향축의 축방향으로의 이동으로 변환시킬 수 있고, 볼 나사 기구와 같이 볼을 필요로 하지 않으므로 노이즈가 억제되고 또한 고가의 볼 나사 기구를 필요로 하지 않는다. 또한 이송링으로서 일반적인 베어링을 사용함으로써 보다 값싸게 구성할 수 있다.

상기 이송링의 내주면에 형성된 돌기부가 상기 조향축상에 형성된 나선홈과 슬라이딩하면서 접촉하므로 그 접촉면에 있어서 상기 조향축의 축방향으로 미끄럼이 발생하는 일이 없어 확실하게 조향 보조용 모터의 회전을 축방향으로의 이동으로 변환시킬 수 있다.

또한 상기 이송링이 상기 유지체에 의하여 경사 또는 편심된 상태로 유지되므로, 상기 실린더의 내부조립에 관해서는 이송링의 내주면 및 조향축의 슬라이딩 접촉압력만을 조정하는 것으로 좋다는 등 본 발명은 뛰어난 효과를 발휘한다.

Claims (6)

1. 조향(操向)에 따라 구동되는 모터의 회전력을 하우징내에서 지지되는 조향축(操向軸)에 전달하고 그 조향축을 축방향으로 이동시켜 조향을 보조하는 구성으로 이루어진 동력 조향장치(動力 操向裝置)에 있어서,

   상기 하우징 내부에서 축방향의 이동을 구속하여 지지되고 상기 모터로부터의 동력에 의하여 상기 조향축과 동축적(同軸的)으로 회전하는 실린더(cylinder),

   상기 조향축의 축심에 대하여 같은 각도로 경사지고 또한 치수로 편심하며, 내주면의 한 곳에서 상기 조향축의 외주면에 접촉되고, 각각의 접촉위치를 상기 조향축의 원주방향에서 같은 간격으로 배치하여 상기 실린더 내부에 고정되어 설치되어 있는 3개 이상의 이송링을 갖추고,

   상기 이송링은 상기 실린더내에 고정되어 설치되는 기둥모양의 유지체에 유지되고, 그 유지체는 상기 이송링을 유지하기 위하여 상기 조향축에 대하여 축심이 경사 혹은 편심하고 있는 원주형의 오목부와 바닥에 상기 조향축이 통과할 수 있는 구멍을 갖추고,

   상기 유지체는 상기 실린더내에 삽입되고 상기 조향축이 통과할 수 있는 구멍을 바닥의 중앙에 갖추는 바닥이 있는 원통형의 부재로서,

   외주면에 대하여 축심이 경사 혹은 편심하고 있는 내주면과, 그 내주면의 경사방향에 대하여 직각으로 형성되는 내저면(內低面)을 갖추고,

   상기 내주면의 반원주(半圓周)이상에 걸쳐서 벽이 없고,

   상기 벽이 없는 부분과 마주보는 위치에 상기 벽의 지름방향으로 나사구멍이 뚫리고,

   상기 나사구멍에 상기 벽의 외측으로부터 내측으로 돌출하는 조정 나사가 결합하여 이루어지는 것을

   특징으로 하는 동력 조향장치.
2. 제1항에 있어서,

   상기 이송링은 그 내주면에 돌기부를 갖추고, 그 돌기부가 상기 조향축의 외주면에 나선상(螺線狀)으로 형성되는 오목부와 슬라이딩하면서 접촉하는 것을 특징으로 하는 동력 조향장치.
3. 제2항에 있어서,

   상기 조향축의 오목부는 상기 이송링의 경사 각도를 그 리드각(lead angle)으로 하는 피치로 형성된 것을 특징으로 하는 동력 조향장치.
4. 제1항에 있어서,

   상기 이송링은 베어링을 사용하여 이루어지는 것을 특징으로 하는 동력 조향장치.
5. 제1항에 있어서,

   상기 오목부의 축심은 상기 이송링과 동일한 각도로 경사지고 또한 상기 이송링과 동일한 치수로 편심하고 있는 동력 조향장치.
6. 제1항에 있어서,

   상기 유지체는 상기 나사구멍과 결합하는 조정나사를 더 갖춘 것을 특징으로 하는 동력 조향장치.