KR100625072B1

KR100625072B1 - 전동 파워스티어링 장치

Info

Publication number: KR100625072B1
Application number: KR1020030003891A
Authority: KR
Inventors: 히로토 사사키; 타케히로 사루와타리; 켄사쿠 나카무라; 아츠야 미야타; 카즈아키 나가마츠; 쿠니히로 오카; 히로시 무라타카; 아키히로 히로나카
Original assignee: 가부시키가이샤 제이텍트; 게이츠 유닛타 아시아 가부시키가이샤
Priority date: 2002-01-29
Filing date: 2003-01-21
Publication date: 2006-09-19
Also published as: US6938722B2; DE10304189A1; US7413052B2; KR20030065333A; US20030221896A1; US7360624B2; US20070158130A1; US20050192143A1; US7237647B2; DE10304189B4; US7490696B2; US20050197224A1; US20050189162A1; US20070187169A1; US7191866B2

Abstract

전동 파워스티어링 장치는, 전동 모터의 회전축의 회전을 감속하기 위한 감속기구, 및 감속기구의 출력회전을 차량의 좌우방향으로 연장하는 조타축의 축방향이동으로 변환하기 위한 변환기구를 구비하고, 상기 감속기구는, 전동 모터에 의해 구동되는 입력 풀리, 조타축을 포위하여 배치되는 출력 풀리, 입력 풀리와 출력 풀리 사이를 연결하는 벨트, 및 벨트의 장력을 조정하기 위한 수단을 포함한다.

Description

전동 파워스티어링 장치{ELECTRIC POWER STEERING APPARATUS}

도 1은 본 발명의 제1실시예의 전동 파워스티어링 장치의 개략 구성을 나타내는 모식도;

도 2는 제1실시예의 전동 파워스티어링 장치의 주요부의 단면도;

도 3은 도 2의 III-III선에 따른 단면도;

도 4는 본 발명의 제2실시예의 전동 파워스티어링 장치의 주요부의 단면도;

도 5는 본 발명의 제3실시예의 전동 파워스티어링 장치의 주요부의 단면도;

도 6은 본 발명의 제4실시예의 전동 파워스티어링 장치의 주요부의 단면도;

도 7은 본 발명의 제5실시예의 전동 파워스티어링 장치의 주요부의 단면도;

도 8은 도 7의 VIII-VIII선에 따른 단면도;

도 9는 본 발명의 제6실시예의 단면도;

도 10은 본 발명의 제7실시예의 전동 파워스티어링 장치의 주요부의 단면도;

도 11은 도 10의 XI-XI선에 따른 단면도;

도 12는 제7실시예에 있어서 입력 풀리와 벨트의 주요부의 확대도;

도 13은 본 발명의 제8실시예의 전동 파워스티어링 장치의 주요부의 단면도;

도 14는 제8실시예에 있어서 입력 풀리 및 입력축의 지지구조의 확대 단면도;

도 15는 본 발명의 제9실시예의 전동 파워스티어링 장치의 주요부의 단면도;

도 16은 제9실시예에 있어서, 입력 풀리와 벨트의 주요부의 확대도;

도 17은 제9실시예에 있어서, 한 쌍의 입력 풀리의 위상의 오차를 나타내는 모식도; 및

도 18은 본 발명의 제10실시예의 전동 파워스티어링 장치의 주요부의 단면도이다.

본 발명은 전동 모터에 의해 조타 보조력(steering assist force)을 발생하는 전동 파워스티어링 장치에 관한 것이다.

래크 보조(rack assist) 방식 전동 파워스티어링 장치에서는, 전동 모터의 회전을 풀리ㆍ벨트기구를 통해 감속한 후, 래크 축(rack shaft)을 포위하는 볼나사기구(screw ball mechanism)를 통해 래크 축의 축방향 이동으로 변환하도록 하고 있다(예를 들면, 일본특허공개 평4-28583호 공보 참조).

이 경우, 전동 모터와 래크 축 사이의 동력전달경로에 벨트가 개재되기 때문에, 래크 축으로부터의 충격하중이나 진동이 전동 모터에 전달되지 않는다는 이점 이 있다.

그러나, 벨트의 장력변동에 기인하여 벨트에 진동이 발생하고, 이것이 하우징(housing)에 전달되고, 차실(vehicle chamber) 내에 전파되어 소음이 되는 경우가 있다.

본 발명의 목적은 진동이나 소음을 줄일 수 있는 전동 파워스티어링 장치를 제공하는 것이다.

본 발명은 조타 보조력을 발생하기 위한 전동 모터를 구비하는 전동 파워스티어링 장치에 관한 것이다. 이 장치는, 전동 모터의 회전축의 회전을 감속하는 감속기구와, 감속기구의 출력회전을 차량의 좌우방향으로 연장하는 조타축의 축방향이동으로 변환하기 위한 변환기구를 구비하고, 상기 감속기구는, 전동 모터에 의해 구동되는 입력 풀리와, 조타축을 포위하여 배치되는 출력 풀리와, 입력 풀리와 출력 풀리 사이를 연결하는 벨트와, 벨트의 장력을 조정하는 장력조정기구를 포함한다.

본 발명에 의하면 벨트의 장력을 적정하게 조정함으로써 벨트의 지나친 이완에 기인하는 작동불량이나 소음의 발생을 방지할 수 있다.

상기 장력조정기구는 입력 풀리와 출력 풀리의 중심간거리를 변경하기 위한 중심간거리 변경기구를 포함하는 경우가 있다. 또한, 상기 장력조정기구는, 고정부재와, 가동부재와, 가동부재에 회전가능하게 지지되는 동시에 벨트에 결합하는 텐셔너 풀리(tensioner pulley)와, 텐셔너 풀리를 벨트에 장력을 부여하는 방향으로 상기 가동부재를 통해 가압하는 가압수단을 포함하는 경우가 있다.

입력 풀리의 지지축(supporting shaft)을 하우징에 탄성적으로 지지하는 것이 바람직하다.

입력 풀리, 출력 풀리, 및 벨트가 각각 한 쌍씩 제공되고, 대응하는 입력 풀리와 출력 풀리 사이를 대응하는 벨트로 연결하는 것이 바람직하다.

본 발명의 바람직한 실시예를 도면을 참조하면서 설명한다.

제1실시예

도 1은 본 발명의 제1실시예의 전동 파워스티어링 장치의 개략 구성을 나타내는 모식도이다. 도 1을 참조하면, 전동 파워스티어링 장치(EPS)(1)는, 조타부재로서의 스티어링 휠(steering wheel)(2)에 연결되어 있는 스티어링 축(steering shaft)(3)과, 스티어링 축(3)의 선단부에 설치된 피니언 기어(pinion gear)(4) 및 이 피니언 기어(4)에 맞물리는 래크 기어(rack gear)(5)를 가지고 차량의 좌우방향으로 연장하는 조타축으로서의 래크 축(rack shaft)(6)을 가지고 있다.

래크 축(6)의 양단부에는 각각 타이 로드(tie rod)(7)가 결합되어 있고, 각 타이 로드(7)는 대응하는 너클 아암(knuckle arm)(도시 안됨)을 통해 대응하는 차륜(8)에 연결되어 있다. 스티어링 휠(2)이 조작되어 스티어링 축(3)이 회전되면, 이 회전이 피니언 기어(4) 및 래크 기어(5)에 의해 차량의 좌우방향을 따라서 래크 축(6)의 직선운동으로 변환된다. 이로 인해, 차륜(8)의 롤링 스티어링(rolling steering)이 이루어진다.

스티어링 축(3)은, 스티어링 휠(2)에 이어진 입력축(9)과, 피니언 기어(4)에 이어진 출력축(10)으로 분할되어 있고, 이들 입ㆍ출력축(9, 10)은 토션 바(torsion bar)(11)를 통해 동일 축선상에서 서로 연결되어 있다.

토션 바(11)를 사이에 둔 입ㆍ출력축(9, 10)간의 상대 회전 변위량에 의해 조타 토크(steering torque)를 검출하는 토크 센서(torque sensor)(12)가 설치되어 있고, 이 토크 센서(12)의 토크 검출결과는 제어부(13)에 주어진다. 제어부(13)에서는, 토크 검출결과나 차속(vehicle speed) 검출결과 등에 기초하여, 구동기(driver)(14)를 통해 조타 보조용의 전동 모터(15)로의 인가전압을 제어한다. 전동 모터(15)의 회전축(16)(도 2 참조)의 회전이 풀리ㆍ벨트기구를 포함하는 감속기구(17)를 통해 감속된다. 감속기구(17)의 출력회전은 변환기구(18)를 통해 래크 축(6)의 축방향 이동으로 변환되고, 이에 따라, 조타가 보조된다. 본 전동 파워스티어링 장치(1)는 소위 래크 보조식(rack assist type)이다.

이어서, 도 2는 전동 파워스티어링 장치(1)의 주요부 확대도이고, 도 3은 도 2의 III-III선에 따른 개략 단면도이다.

이들 도면을 참조하면, 전동 모터(15)의 모터 하우징(motor housing)(20)은 제1하우징(21)을 통해 제2하우징(19)에 고정되어 있다. 전동 모터(15)는 제2하우징(19)에 병설(倂設)되어 있다. 제1하우징(21)은 감속기구(17)의 후술하는 입력 풀리(28)를 유지한다. 제2하우징(19)은 래크 축(6)을 수용하는 래크 하우징으로서 기능한다.

제1하우징(21)은 전체가 통형상을 이루고, 한 쌍의 대향부로서의 장착 플랜지(mounting flange)(22)를 설치하여, 단면이 대략 Ω자형 형상을 이루고 있다. 제2하우징(19)은 제1하우징(21)의 장착 플랜지(22)에 서로 대향하는 대향부로서의 장착 플랜지(23)를 가지고 있다. 양쪽 장착 플랜지(22, 23) 사이에 심(shim) 등의 스페이서(spacer)(24)를 개재시킨 상태에서, 양쪽 장착 플랜지(22, 23)가 나사(25)에 의해 서로 체결되어 있다. 나사(25)는, 예를 들면, 장착 플랜지(22)의 나사삽입구멍(22a)을 삽입관통하여 장착 플랜지(23)의 나사 구멍(23a)에 나사결합되어 있다.

본 실시예의 특징은, 스페이서(24)의 두께 조정에 의해 제1하우징(21)과 제2하우징(19) 사이의 거리를 조정하고, 이것에 의해, 후술하는 바와 같은 입ㆍ출력 풀리(28, 29)의 축심(28a, 29a) 사이의 거리(중심간거리(D))의 조정을 통해, 벨트(30)의 장력 조정을 달성한다는 점에 있다. 즉, 스페이서(24)에 의해 장력조정부재로서의 중심간거리 변경부재가 구성된다.

감속기구(17)는, 전동 모터(15)의 회전축(16)에, 예를 들면, 스플라인(spline)(31a)을 이용하는 커플링 조인트(coupling joint)(26)를 통해 동축상에 연결되는 입력축(27)과, 입력축(27)의 축방향 중간부에 일체로 회전가능하게 설치되어 있는 소경(small diameter)의 입력 풀리(28)와, 조타축으로서의 래크 축(6)의 주위를 둘러싸면서 배치되는 대경(large diameter)의 출력 풀리(29)와, 입ㆍ출력 풀리(28, 29) 사이에 권취된 벨트(30)를 구비한다. 벨트(30)는, 예를 들면, 이붙이 벨트(toothed belt(콕크 벨트(cocked belt)))로 이루어지고, 입력 풀리(28)는 입력축(27)의 외주에 이붙이 벨트에 맞물리는 톱니(teeth)를 원주방향을 따라 등간격으로 형성한 이붙이 풀리로서 구성된다. 출력 풀리(29)도 마찬가지로 이붙이 풀리가 이용된다.

입력축(27)은 제1및 제2단부(31, 32)를 가지고 있고, 제1및 제2단부(31, 32)는 각각 대응하는 베어링(33, 34)을 통해 제1하우징(21)의 대응하는 지지구멍(35, 36)에 의해 회전가능하게 지지되어 있다.

또한, 입력축(27)의 제1단부(31)는 커플링 조인트(26)를 통해 전동 모터(15)의 회전축(16)에 일체 회전가능하게 연결되어 있다.

제1하우징은, 모터 하우징(20)으로부터 회전축(16)이 돌출하는 부분을 덮도록 모터 하우징(20)에 연결되는 연결 하우징(37)과, 이 연결 하우징(37)과 공동으로 감속기구(17)의 주요부를 수용하는 수용실(38)을 구획하기 위한 감속기구 하우징(39)을 구비한다.
연결 하우징(37)은 통형상을 이루고, 내부에 상기 커플링 조인트(26)를 수용한다. 연결 하우징(37)은 둘레벽부(peripheral wall)(40)와 끝벽부(end wall)(41)를 가지고, 끝벽부(41)에는 상기 지지구멍(35)이 형성되어 있다.
감속기구 하우징(39)은 연결 하우징(37)의 둘레벽부(40)에 액밀적(fluid-tight manner)으로 결합하는 둘레벽부(42)와 끝벽부(43)를 가지고 있다. 끝벽부(43)에 상기 지지구멍(36)이 형성되어 있다. 연결 하우징(37)과 감속기구 하우징(39)으로 구획되는 수용실(38) 내에는 입력 풀리(28)가 수용되어 있다. 상기 장착 플랜지(22)는 연결 하우징(37) 및 감속기구 하우징(39)의 쌍방에 설치되어 있다.

변환기구(18)로서는, 예를 들면, 볼나사기구 또는 베어링나사기구(예를 들면, 일본특허공개 제2000-46136호 공보 참조)를 이용하여 회전운동을 직선운동으로 변환할 수 있다. 본 실시예에서는, 볼나사기구가 사용되는 예를 들어 설명한다. 변환기구(18)는 래크 축(6)의 주위를 둘러싸는 회전체로서의 볼너트(ball nut)(44)를 구비한다.

볼너트(44)는 래크 축(6)의 중간부에 형성된 볼나사홈(6a)에 볼(45)을 통해 나사결합되어 있고, 이로 인해 변환기구(18)가 구성되어 있다. 볼너트(44)는 래크 하우징(제2하우징)(19)에 베어링(46)을 통해 회전가능하게 지지되어 있다. 또한, 볼너트(44)의 외주부(47)에는 상기 출력 풀리(29)가 일체 회전가능하게 끼워맞춰져 있다. 구체적으로는, 볼너트(44)의 외주부(47)에 형성된 단차부(48)와, 외주부(47)의 나사부(49)에 나사 결합된 고정나사(50) 사이에 출력 풀리(29)를 유지하여, 출력 풀리(29)를 볼너트(44)에 고정하고 있다.

본 실시예에 의하면, 심 등으로 이루어지는 중심간거리 변경부재로서의 스페이서(24)의 두께 조정에 의해 입ㆍ출력 풀리(28, 29)의 축심(28a, 29a) 사이의 거리(중심간거리(D))를 용이하고 저렴하게 조정할 수 있다. 또한, 벨트(30)의 장력을 용이하고 저렴하게 조정할 수 있다. 벨트(30)에 관한 작동불량이나 소음의 발생을 방지할 수 있다.

제2실시예

이어서, 도 4는 본 발명의 제2실시예를 나타내고 있다. 도 4를 참조하면, 본 실시예가 도 3의 제1실시예와 다른 것은, 스페이서(24)를 폐지함과 아울러, 입력 풀리(28)를 유지하는 제1하우징(21)과, 베어링(46) 및 래크 축(6)을 통해 출력 풀리(29)를 유지하는 제2하우징으로서의 래크 하우징(제2하우징)(19)을, 서로의 장착 플랜지(22, 23)를 따라 축심(28a, 29a)을 횡방향(X)으로 상대 슬라이딩 시켜, 중심간거리(D)를 조정하도록 한 점이다. 횡방향(X)은 축심(28a, 29a)을 포함하는 평면(P)에 대략 직교하는 방향이다.

이것을 가능하게 하기 위해, 장착 플랜지(22)의 나사삽입구멍(22b)을 상기 횡방향(X)을 따라 긴 슬롯(slot)에 형성하고, 이 슬롯으로 이루어진 나사삽입구멍(22b)을 통해, 횡방향(X)으로의 제1ㆍ제2하우징(19, 21)의 상대 슬라이딩을 안내하도록 되어 있다. 장착부재(장착 플랜지)(23)에 나사(25)로 나사결합하는 나사 구멍(23a)이 형성되는 점은 도 3의 제1실시예와 동일하다. 서로 접촉하는 대향부로서의 장착 플랜지(22, 23)와, 나사(25)와, 슬롯으로 이루어진 나사삽입구멍(22b)에 의해, 중심간거리 변경기구로서의 안내기구(G1)가 구성된다.

본 제2실시예에서는, 제1ㆍ제2하우징(21, 19)을 횡방향(X)으로 상대 슬라이딩시키기 때문에, 공간절약을 도모하면서, 용이하고 저렴하게 벨트(30)의 장력조정이 실시될 수 있다.

제3실시예

이어서, 도 5는 본 발명의 제3실시예를 나타내고 있다. 도 5를 참조하면, 본 제3실시예가 도 4의 제2실시예와 다른 것은, 도 4의 제2실시예에서는 횡방향(X)을 따라 제1ㆍ제2하우징(21, 19)을 상대 슬라이딩시켰지만, 본 실시예에서는 종방향(Y)을 따라 래크 하우징(제2하우징)(19) 및 연결 하우징(37A)을 상대 슬라이딩시켜 중심간거리(D)를 조정하는 점과, 래크 하우징(제2하우징)(19) 및 연결 하우징(37A)을 상기 종방향(Y)을 따라 상대 슬라이딩시키기 위한 단일 구동나사(51)를 설치한 점이다. 종방향(Y)은 축심(28a) 및 축심(29a)의 쌍방에 대략 직교하는 방향이다.

구체적으로는, 연결 하우징(37A)의 둘레벽(40)에 외향의 고리형 플랜지로 이루어진 피안내부(52)를 설치하고, 또한, 연결 하우징(37A)의 끝벽부(41)로부터 입력축(27)에 평행하게 연장되는 연장설치부(53)를 설치한다. 또한, 연장설치부(53)의 선단으로부터 감속기구 하우징(39A)의 끝벽부(43)에 평행한 끝벽부(54)를 연장설치하고, 이 끝벽부(54)에 단차를 형성한 형상으로 돌출하는 원통부(55)를 형성한다. 이 원통부(55)의 끝면에 의해 피안내부(56)를 형성한다. 원통부(55)의 내주면(55a)에 의해 베어링(34)을 통해 입력축(27)의 제2단부(32)가 회전가능하게 지지된다.

한편, 감속기구 하우징(39A)은 래크 하우징(제2하우징)(19)의 일부로서 일체로 형성되어 있고, 래크 하우징 및 감속기구 하우징(39A)에는, 상기 피안내부(52)를 안내하기 위한 안내부(57)가 형성된다. 또한, 감속기구 하우징(39A)의 끝벽부(43)에는, 피안내부(56)를 안내하기 위한, 예를 들면, 오목부로 이루어진 안내부(58)가 형성된다. 피안내부(52, 56) 및 안내부(57, 58)에 의해 안내기구(G2)가 구성된다. 구동나사(51)는 감속기구 하우징(39A)의 둘레벽부(42)의 나사삽입구멍(59)을 삽입ㆍ통과하여, 연결 하우징(37A)의 연장설치부(53)의 나사구멍(60)에 나사결합되어 있다. 안내기구(G2)와 구동나사(51)로 중심간거리 변경기구(A1)가 구성된다.

본 실시예에 의하면, 구동나사(51)의 체결 토크를 관리함으로써, 벨트(30)의 장력을 용이하고 정밀하게 조정할 수 있고, 벨트(30)에 관련된 작동불량이나 소음 의 발생을 방지할 수 있다.

제4실시예

이어서, 도 6은 본 발명의 제4실시예를 나타내고 있다. 도 6을 참조하면, 본 실시예가 도 5의 실시예와 다른 것은, 도 5의 실시예에서는 단일의 구동나사(51)의 조작으로 입력 풀리(28)를 유지하는 연결 하우징(37A) 및 모터 하우징(20)을 인장함으로써 중심간거리(D)를 증대시켜 벨트(30)의 장력을 증대시키도록 했지만, 본 실시예에서는 벨트(30)를 사이에 두고 양측에 배치되는 한 쌍의 구동 나사(51a, 51b)의 조작으로 입력축(27)의 제1단부(31)를 지지하는 연결 하우징(37B) 및 입력축(27)의 제2단부(32)를 지지하는 지지 하우징(61)을 종방향(Y)을 따라 누름으로써 중심간거리(D)를 증대시켜 벨트(30)의 장력을 증대시키도록 한 점이다.

연결 하우징(37B)은 축경부(reduced diameter portion)(62)와 이것보다 선단의 대경부(large diameter portion)(63)를 가지고, 이 대경부(63)에 의해 베어링(33)을 통해 입력축(27)의 제1단부(31)를 지지한다. 대경부(63)는 한 쌍의 고리형 플랜지로 이루어진 피안내부(64)를 가진다.

지지 하우징(61)은 바닥이 있는 원통형상을 이루고, 베어링(34)을 통해 입력축(27)의 제2단부(32)를 지지하고 있다. 지지 하우징(61)의 저부 및 고리형 플랜지에 의해 한 쌍의 피안내부(65)가 구성되어 있다.

한편, 감속기구 하우징(39B)은 래크 하우징(제2하우징)(19)에 일체로 형성되어 있고, 연결 하우징(37B) 및 지지 하우징(61)을 각각 유지하기 위한 홈형 단면을 이루는 한 쌍의 유지부(66, 67)를 가지고 있다. 각 유지부(66, 67)의 한 쌍의 대향벽부에 의해 각각 피안내부(64, 65)를 안내하는 안내부(68, 69)가 구성되어 있다. 피안내부(64, 65) 및 이것을 안내하는 안내부(68, 69)에 의해 안내기구(G3)가 구성되고, 이 안내기구(G3)와 한 쌍의 구동나사(51a, 51b)로 장력조정기구로서의 중심간거리 변경기구(A2)가 구성되어 있다.

한 쌍의 구동나사(51a, 51b)는 각 유지부(66, 67)에 형성되는 나사구멍(70)에 각각 나사결합되고, 그 선단은 연결 하우징(37B)의 대경부(63) 및 지지 하우징(61)의 외주면에 닿게 되어 있다.

본 실시예에 의하면, 벨트(30)를 사이에 두고 양측의 한 쌍의 구동나사(51a, 51b)에 의해 입력축(27) 및 입력 풀리(28)를 출력 풀리(29)의 축심(29a)에 대해 정밀하게 평행이동시킬 수 있다. 또한, 본 실시예에 있어서, 한 쌍의 구동나사(51a, 51b)에 의해 연결 하우징(37B) 및 지지 하우징(61)을 도 6에 있어서의 상방으로 인장시킴으로써 중심간거리(D)를 조정하도록 해도 좋다.

제5실시예

이어서, 도 7 및 도 8은 본 발명의 제5실시예를 나타내고 있다. 도 7및 도 8을 참조하면, 본 실시예의 특징으로 하는 바는 다음과 같다. 즉, 래크 하우징(제2하우징)(19)에 일체로 형성되는 감속기구 하우징으로서의 고정 하우징(39C)에 원형구멍(71)이 형성되어 있다. 전동 모터(15)의 모터 하우징(20)으로부터 일체로 연장설치되는 가동 하우징(72)은, 원형구멍(71)에 회동가능하게 끼워맞춰지는 원형의 외경부(circular radially outer portion)(73)를 가진다. 또한, 가동 하우징(72)은 입력축(27)의 제1및 제2단부(31, 32)를 베어링(33, 34)을 통해 회동가능하게 지지하기 위한 편심구멍(74)을 가진다. 이 편심구멍(74)의 중심(74a)은 가동 하우징(72)의 원형 외경부(73)의 중심(73a)(원형구멍(71)의 중심(71a)에 상당)으로부터 편심되어 있다.

원형구멍(71), 가동 하우징(72) 및 편심구멍(74)을 포함하여 장력조정기구로서의 중심간거리 변경기구(A3)가 구성된다. 또한, 고정 하우징(39C) 및 가동 하우징(72)의 서로 맞닿아 있는 플랜지부(75 및 76) 중 어느 한 쪽에 나사 구멍(77)을 형성하는 동시에 다른 쪽에 원호형상의 나사삽입구멍(78)을 형성하고, 이 원호형상의 나사삽입구멍(78)을 삽입관통하는 고정나사(79)를 나사구멍(77)에 나사결합시켜 양쪽 하우징(39C, 72)의 플랜지부(75, 76)를 회동위치 조정가능하게 체결하도록 하고 있다.

본 실시예에 의하면, 가동 하우징(72)을 전동 모터(15)의 모터 하우징(20)과 함께 회동시키는 것만으로 입력 풀리(28)의 축심(28a)을 출력 풀리(29)의 축심(29a)로부터 멀어지게 하여, 중심간거리(D)를 조정하고, 벨트(30)의 장력을 조정할 수 있다. 또한, 가동 하우징(72)과 모터 하우징(20)을 별체(別體)로 구성할 수도 있다.

제6실시예

다음으로, 도 9는 본 발명의 제6실시예를 나타내고 있다. 도 9를 참조하면, 본 실시예의 중심간거리 변경기구(A4)가 도 6의 실시예의 중심간거리 변경기구(A3)와 다른 점은, 한 쌍의 구동나사(51a, 51b)를 대신하여, 예를 들면, 압축코일스프링으로 이루어진 한 쌍의 탄성부재(80, 81)를 이용한 점이다.

본 제6실시예에서는, 이들 탄성부재(80, 81)에 의해, 입력축(27)의 제1및 제2단부(31, 32)를 지지하는 연결 하우징(37B) 및 지지 하우징(61)을 종방향(Y)을 따라 탄성가압하여서 벨트(30)의 장력을 자동적으로 적정값으로 장기간에 걸쳐 조정할 수 있다.

또한, 본 발명은 상기 각 실시예에 한정되는 것은 아니고, 예를 들면, 각 실시예에 있어서, 입ㆍ출력 풀리(28, 29)를, 예를 들면, 폴리아세탈 수지(polyacetal resin) 등의 합성수지로 형성함으로써, 벨트(30)와의 맞물림에 의한 충격(가진력(excitation force))을 줄이고, 소음을 더욱 줄이도록 해도 좋다.

제7실시예

도 10, 도 11, 및 도 12는 본 발명의 제7실시예를 나타내고 있다.

도 10에 있어서, 제7실시예의 전동 파워스티어링 장치는, 도 2의 전동 파워스티어링 장치와 거의 동일한 구성을 나타내고 있지만, 스페이서(24)를 폐지하고 있는 점이 다르다. 도 10에 있어서, 도 2의 실시예와 동일한 구성에는 동일 부호를 부여하여 그 설명을 생략한다.

도 11을 참조하면, 벨트(30)의 장력을 조정하기 위한 텐셔너(T)가 설치되어 있다. 이 텐셔너(T)는 벨트(30)의 이완측 부분(L)을 긴장측 부분(H)을 향해 압압하기 위한 텐셔너 풀리(82)를 구비한다. 텐셔너 풀리(82)는 가동부재로서의 요동아암(swing arm)(83)의 일단에 지지축(supporting shaft)(84)을 통해 회동가능하게 지지되어 있다. 이 요동아암(83)의 타단은, 감속기구 하우징(39)에 고정되는 고정부재로서의 지지브라켓(85)에 지지축(86)을 통해 회동가능하게 지지되어 있다.

요동아암(83)은, 예를 들면, 비틀림코일스프링(torsion coil spring)로 이루어지는 가압부재(urging member)(87)에 의해 벨트(30)에 장력을 가할 수 있는 방향(도 11에 있어서는 반시계방향)으로 회전가압된다. 가압부재(87)는 도 11에서는 모식화하여 나타내고 있지만, 예를 들면, 지지축(86)을 중심으로 권취된 비틀림스프링을 이용할 수 있다. 텐셔너(T)의 작용에 의해 소경의 입력 풀리(28)에 벨트(30)가 권취된 영역(R)이 넓어지도록 되어 있다.

벨트(30)는, 도 12에 나타낸 바와 같이, 예를 들면, 이붙이 벨트(콕크 벨트)로 이루어지고, 입력 풀리(28)는 입력축(27)의 외주에 이붙이 벨트에 맞물리는 톱니(88)를 원주방향을 따라 등간격으로 형성한 이붙이 풀리로서 구성된다. 대경의 출력 풀리(29)도 마찬가지로 이붙이 풀리가 이용된다. 도 12에 있어서, PCD는 소경의 입력 풀리(28)의 피치원 직경이다.

본 제7실시예에 의하면, 텐셔너 풀리(82)에 의해 벨트(30)의 이완측 부분(L)을 긴장측 부분(H)을 향해 압압함으로써, 소경의 입력풀리(28)로의 벨트 권취영역(R)이 확장되기 때문에, 큰 감속비를 확보할 뿐만 아니라, 입력 풀리(28)로서의 소형 풀리를 이용하는 경우에도 안정적인 토크전달을 달성할 수 있고, 또한, 내구성을 향상시킬 수 있다. 큰 감속비의 달성에 의해 고회전, 저토크의 전동 모터를 채용할 수 있고, 비용 절감에 기여할 수도 있다.

특히, 본 실시예와 같이 콕크 벨트로 이루어지는 벨트(30)에 맞물리는 이붙이 풀리를 소경의 입력 풀리(28)에 이용하는 경우, 그 소경의 입력 풀리(28)에 있어서 벨트(30)에 맞물리는 톱니(88)의 수를 증가시킬 수 있기 때문에 내구성 향상효과를 높일 수 있다.

또한, 입력 풀리(28)의 피치원 직경(PCD)(도 12 참조)이 12∼30mm의 범위에 있는 경우에 있어서, 입력 풀리(28)에 있어서 벨트 권취 영역(R)에 대응하는 중심각은 135∼210도의 범위에 있는 것이 바람직하다. 이로 인해, 소경의 입력풀리(28)에 대한 충분한 벨트 권취량을 확보할 수 있고, 또한, 소형이고, 큰 감속비를 달성하면서 안정적인 토크 전달과 내구성을 확보할 수 있다.

제8실시예

도 13 및 확대도인 도 14는 본 발명의 제8실시예를 나타내고 있다. 도 13을 참조하면, 래크 하우징(제2하우징)(19)의 소정부에 감속기구 하우징으로서의 유지 하우징(holding housing)(39D)이 일체로 형성되어 있다.

입력축(27)의 제1및 제2단부(31, 32)는 각각 대응하는 베어링(33, 34)을 통해 유지 하우징(39D) 및 연결 하우징(37)의 대응하는 지지구멍(35, 36)에 회전가능하게 지지되어 있다.

도 14를 참조하면, 각 지지구멍(35, 36)에는 외주홈(peripheral groove)(89)이 형성되고, 각 외주홈(89)에 탄성지지수단으로서의 완충재(90A)가 각각 수용되어 있다. 각 완충재(90A)는 대응하는 지지구멍(35, 36)과 대응하는 베어링(33, 34)의 외륜(91) 사이에 개재하여 대응하는 외륜(91)을 탄성지지한다. 지지구멍(35, 36)과 외륜(91)의 끼워맞춤은 헐거운 끼워맞춤으로 되어 있다.

또한, 각 베어링(33, 34)의 내륜(92)에 대응하는 입력축(27)의 외주(27a)에 는 외주홈(93)이 형성되고, 각 외주홈(93)에는 탄성지지수단으로서의 완충재(90B)가 각각 수용되어 있다. 각 완충재(90B)는 입력축(27)의 대응하는 단부(31, 32)를 탄성지지한다. 그 결과, 완충재(90A 및 90B)를 통해 입력축(27)이 유지 하우징(39D) 및 연결 하우징(37)에 탄성지지된다. 입력축(27)과 내륜(92)의 끼워맞춤은 헐거운 끼워맞춤으로 되어 있다.

완충재(90A, 90B)로서는, 합성고무나 합성수지 등의 탄성부재를 이용할 수 있지만, 예를 들면, 고리형의 탄성부재로서 O링(O-ring)을 이용하면, 표준부품을 사용할 수도 있고 저렴하다.

본 제8실시예에 의하면, 완충재(90A, 90B)의 작용으로 입력축(27)으로부터 유지 하우징(39D)이나 연결 하우징(37)으로 전달되는 진동을 대폭 억제할 수 있고, 차실 내에서의 소음을 상당히 줄일 수 있다.

또한, 본 제8실시예에서는, 외륜(91)을 직접 받치는 완충재(90A)와 입력축(27)을 직접 받치는 완충재(90B) 쌍방을 설치했지만, 이에 한정하지 않고, 완충재(90A 및 90B) 중 어느 한 쪽만 해도 좋다.

또한, 벨트로서 콕크 벨트를 채용해도 좋고 안해도 좋다.

제9실시예

도 15는 전동 파워스티어링 장치(1)의 주요부 확대도이다. 도 15를 참조하면, 전동 모터(15)의 모터 하우징(20)이 래크 하우징(제2하우징)(19)의 유지 하우징(39D)에 연결 하우징(37)을 통해 고정되어 있는 점은 도 13의 실시예와 동일하다.

본 제9실시예에서는, 감속기구(17)는, 전동 모터(15)의 회전축(16)에, 예를 들면, 스플라인(31a)을 이용하는 커플링 조인트(26)를 통해 동축상에 일체로 회전가능하게 연결되는 입력축(27)과, 입력축(27)에 일체 회전가능하게 설치되는 한 쌍의 소경의 입력 풀리(28A, 28B)와, 조타축으로서의 래크 축(6)의 주위를 둘러싸면서 배치되는 한 쌍의 대경의 출력 풀리(29A, 29B)와, 서로 대응하는 입력 풀리(28A, 28B)와 출력 풀리(29A, 29B) 사이에 각각 권취된 한 쌍의 무단 형상의 벨트(endless belt)(30A, 30B)를 구비한다.

벨트(30A)는 도 16에 나타낸 바와 같이, 예를 들면, 이붙이 벨트(콕크 벨트)로 이루어지고, 대응하는 입력 풀리(28A)는 외주에 이붙에 벨트에 맞물리는 톱니(88)를 원주방향을 따라 등간격으로 형성한 이붙이 풀리로서 구성된다. 벨트(30B)도 이붙이 벨트로 이루어지고, 대응하는 입력 풀리(28B)도 이붙이 풀리로서 구성된다. 또한, 도시되어 있지 않지만, 출력 풀리(29A, 29B)도 마찬가지로 이붙이 풀리가 이용된다. PCD는 입력 풀리(28A, 28B)의 피치원 직경이다.

모식도인 도 17을 참조하면, 한 쌍의 입력 풀리(28A, 28B)는 서로의 사이에서 회전위상이 편심되어, 서로 다른 풀리(28B, 28A)의 톱니홈(94)에 대응하는 위치에 톱니(88)가 위치하도록 이루어져 있다.

본 실시예에 의하면, 한 쌍의 벨트(30A, 30B)를 토크전달경로에 병렬로 이용하여 토크를 전달하기 때문에, 단일 벨트로 전달하는 종래의 경우와 비교하여, 각 벨트(30A, 30B)에 가해지는 토크를 반감시킬 수 있다. 그 결과, 벨트 진동이나 이것에 기인하는 소음을 상당히 줄일 수 있다. 특히, 스티어링을 급회전(cutting)시킬 때의 장력변동도 적어지기 때문에, 벨트의 충격음(warming sound)을 줄일 수 있다.

또한, 이붙이 풀리로 이루어진 한 쌍의 입력 풀리(28A, 28B) 사이에서 서로의 톱니(88)가 상대방의 톱니홈(94)의 위치에 대응하도록 위상을 편심시키고 있기 때문에, 한 쪽의 벨트(30A(30B))의 진동의 마루(crest of vibration)에 다른 쪽의 벨트(30B(30A))의 진동의 골(trough of vibration)이 중첩하게 되어서, 서로의 진동을 상쇄하여, 전체로서, 토크변동을 더욱 적게 하여 진동이나 소음을 보다 더 줄일 수 있다. 또한, 스티어링을 급회전시킬 때의 장력변동도 상쇄될 수 있어, 충격음을 상당히 줄일 수 있다.

제10실시예

이어서, 도 18은 본 발명의 제10실시예를 나타내고 있다. 도 18을 참조하면, 본 실시예의 특징은, 입력축(27)과 각 입력 풀리(28A, 28B) 사이에 각각 한 쌍의 제1일방향 클러치(95A, 95B)를 개재시키고, 각 출력 풀리(29A, 29B)와 변환기구(18)의 입력부로서의 볼너트(44) 사이에, 각각 한 쌍의 제2일방향 클러치(96A, 96B)를 개재시킨 점이다. 일방향 클러치(95A, 95B, 96A, 96B)로서는, 예를 들면, 스프랙(sprag)방식의 일방향 클러치 외에, 각종 공지의 일방향 클러치를 이용할 수 있다.

한 쪽의 벨트(30A)에 대응하는 제1및 제2일방향 클러치(95A, 96A)와, 다른 쪽의 벨트(30B)에 대응하는 제1및 제2일방향 클러치(95B, 96B)는, 서로 역방향 회전을 허용한다.

본 실시예에 의하면, 스티어링 휠(2)을 급회전시킬 때, 전동 모터(15)의 회전축(16)이 역회전하기 시작하면, 예를 들면, 그때까지 회전축(16)의 회전방향으로 회전하고 있던 한 쪽의 벨트(30A)는 대응하는 제1및 제2일방향 클러치(95A, 96A)에 의해 공회전을 시작하고, 그때까지 공회전하고 있던 다른 쪽의 벨트(30B)가 대응하는 제1및 제2일방향 클러치(95B, 96B)를 통해 회전축(16)의 회전방향으로 회전을 시작하고, 토크를 전달한다. 그 결과, 급회전시의 충격음을 해소할 수 있다. 또한, 스티어링 급회전시에 즉시 그때까지 공회전하던 벨트가 작용하기 때문에, 급회전시의 벨트 전동에 시간지연이 발생하지 않고, 응답성을 좋게 할 수 있다.

또한, 본 제10실시예에 있어서는 벨트로서 콕크 벨트를 채용해도 좋고 안해도 좋다.

본 발명은 상기 각 실시예에 한정되는 것은 아니고, 예를 들면, 볼나사기구를 대신하여 베어링나사기구를 이용할 수 있다. 또한, 전원 모터(15)의 회전축(16)과 입력축(27)을 일체로 형성할 수 있다.

이상, 본 발명을 구체적인 형태에 의해 상세하게 설명했지만, 상기 내용을 이해한 당업자는 그 변경, 개변 및 균등물을 쉽게 고려할 수 있을 것이다. 따라서, 본 발명의 범위는 첨부의 청구항과 그 균등의 범위로 된다.

본 출원은 2002년 1월 29일에 일본국 특허청에 제출된 특원 제2002-20347호 및 특원 제2002-20346호, 제2002년 2월 18일에 일본국 특허청에 제출된 특원 제2002-40327호, 2002년 2월 21에 일본국 특허청에 제출된 특원 제2002-44911호에 대응하고 있고, 이들 출원의 모든 개시는 여기에 인용에 의해 조합되는 것으로 한다.

본 발명에 의하면, 벨트의 장력을 적정하게 조정함으로써, 벨트의 지나친 이완에 기인하는 작동불량(진동)이나 소음의 발생을 방지할 수 있다.

Claims

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조타 보조력을 발생하기 위한 전동 모터를 구비하는 전동 파워스티어링 장치로서,

전동 모터의 회전축의 회전을 감속하기 위한 감속기구; 및

감속기구의 출력회전을 차량의 좌우방향으로 연장하는 조타축의 축방향이동으로 변환하기 위한 변환기구를 더 구비하고,

상기 감속기구는,

전동 모터에 의해 구동되는 입력 풀리, 조타축을 포위하여 배치되는 출력 풀리, 입력 풀리와 출력 풀리 사이를 연결하는 벨트, 및 벨트의 장력을 조정하기 위한 수단을 포함하고,

상기 장력을 조정하기 위한 수단이 입력 풀리와 출력 풀리의 중심간거리를 변경하기 위한 수단을 포함하며,

상기 중심간거리를 변경하기 위한 수단은, 입력 풀리를 유지하는 제1하우징과 조타축을 유지하는 제2하우징을, 상기 중심간거리를 변경할 수 있는 소정의 안내 방향을 따라 상대적으로 안내하기 위한 안내기구를 포함하는 것을 특징으로 하는 전동 파워스티어링 장치.
제4항에 있어서, 상기 소정의 안내 방향은 입력 풀리 및 출력 풀리의 중심선을 포함하는 평면에 직교하는 방향을 포함하는 것을 특징으로 하는 전동 파워스티어링 장치.
제4항에 있어서, 상기 소정의 안내 방향은 입력 풀리 및 출력 풀리의 중심선에 직교하는 방향을 포함하는 것을 특징으로 하는 전동 파워스티어링 장치.
제5항에 있어서, 상기 안내기구는, 입력 풀리를 유지하는 제1하우징과 조타축을 유지하는 제2하우징의 대향부끼리 연결하기 위한 나사와, 어느 한 쪽의 대향부에 형성되고 상기 소정의 안내 방향으로 연장하는 슬롯으로 이루어지는 나사삽입구멍을 가지는 안내기구를 포함하는 것을 특징으로 하는 전동 파워스티어링 장치.
제4항에 있어서, 상기 중심간거리를 변경하기 위한 수단은 상기 소정의 안내방향으로 제1및 제2하우징을 상대적으로 구동할 수 있는 나사를 더 포함하는 것을 특징으로 하는 전동 파워스티어링 장치.
제4항에 있어서, 상기 중심간거리를 변경하기 위한 수단은 상기 소정의 안내방향으로 제1및 제2하우징을 상대적으로 가압하는 탄성부재를 더 포함하는 것을 특징으로 하는 전동 파워스티어링 장치.
조타 보조력을 발생하기 위한 전동 모터를 구비하는 전동 파워스티어링 장치로서,

전동 모터의 회전축의 회전을 감속하기 위한 감속기구; 및

감속기구의 출력회전을 차량의 좌우방향으로 연장하는 조타축의 축방향이동으로 변환하기 위한 변환기구를 더 구비하고,

상기 감속기구는,

전동 모터에 의해 구동되는 입력 풀리, 조타축을 포위하여 배치되는 출력 풀리, 입력 풀리와 출력 풀리 사이를 연결하는 벨트, 및 벨트의 장력을 조정하기 위한 수단을 포함하고,

상기 장력을 조정하기 위한 수단이 입력 풀리와 출력 풀리의 중심간거리를 변경하기 위한 수단을 포함하며,

상기 중심간거리를 변경하기 위한 수단은,

고정 하우징에 형성되는 원형구멍;

상기 원형구멍에 회동위치 조정가능하게 지지되는 원형의 외경부를 가지는 가동 하우징; 및

상기 가동 하우징의 원형의 외경부 중심으로부터 편심된 위치에 중심을 가지고 입력 풀리를 회전가능하게 지지하기 위한 원형의 편심구멍을 포함하는 것을 특징으로 하는 전동 파워스티어링 장치.
제10항에 있어서, 상기 가동 하우징은 전동 모터의 모터 하우징으로부터 일체로 연장하도록 설치되어 있는 것을 특징으로 하는 전동 파워스티어링 장치.
조타 보조력을 발생하기 위한 전동 모터를 구비하는 전동 파워스티어링 장치로서,

전동 모터의 회전축의 회전을 감속하기 위한 감속기구; 및

감속기구의 출력회전을 차량의 좌우방향으로 연장하는 조타축의 축방향이동으로 변환하기 위한 변환기구를 더 구비하고,

상기 감속기구는,

전동 모터에 의해 구동되는 입력 풀리, 조타축을 포위하여 배치되는 출력 풀리, 입력 풀리와 출력 풀리 사이를 연결하는 벨트, 및 벨트의 장력을 조정하기 위한 수단을 포함하며,

상기 장력을 조정하기 위한 수단은, 고정부재, 가동부재, 가동부재에 회전가능하게 지지되는 동시에 벨트에 결합하는 텐셔너 풀리, 및 텐셔너 풀리를 벨트에 장력을 부여하는 방향으로 상기 가동부재를 통해 가압하는 가압수단을 가지는 텐셔너를 포함하는 것을 특징으로 하는 전동 파워스티어링 장치.
제12항에 있어서, 상기 텐셔너 풀리에 의해 벨트의 이완측 부분이 긴장측 부분을 향해 압압됨으로써, 입력 풀리로의 벨트 권취영역이 넓어지도록 하는 것을 특징으로 하는 전동 파워스티어링 장치.
제13항에 있어서, 상기 입력 풀리의 피치원 직경이 12∼30mm의 범위에 있고, 입력 풀리로의 벨트 권취 영역에 대응하는 입력 풀리의 중심각이 135∼210도의 범위에 있는 것을 특징으로 하는 전동 파워스티어링 장치.
조타 보조력을 발생하기 위한 전동 모터를 구비하는 전동 파워스티어링 장치로서,

상기 전동 모터의 회전축의 회전을 감속하기 위한 감속기구; 및

감속기구의 출력회전을 차량의 좌우방향으로 연장하는 조타축의 축방향 이동으로 변환하기 위한 변환기구를 더 구비하고,

상기 감속기구는, 전동 모터에 의해 구동되는 입력 풀리, 조타축을 포위하여 배치되는 출력 풀리, 및 입력 풀리와 출력 풀리 사이를 연결하는 벨트를 포함하고,

또한, 상기 입력 풀리의 지지축을 하우징에 탄성지지하는 탄성지지수단을 구비하는 것을 특징으로 하는 전동 파워스티어링 장치.
제15항에 있어서, 상기 입력 풀리의 지지축은 베어링을 통해 하우징에 회전가능하게 지지되어 있고, 상기 탄성지지수단은 베어링의 내륜과 지지축 사이, 및 베어링의 외륜과 하우징 사이 중 적어도 한 쪽에 개재하는 완충재를 포함하는 것을 특징으로 하는 전동 파워스티어링 장치.
제4항 내지 제16항 중 어느 한 항에 있어서, 상기 벨트는 콕크 벨트로 이루어지고, 입력 풀리 및 출력 풀리는 이붙이 풀리로 이루어지는 것을 특징으로 하는 전동 파워스티어링 장치.
조타 보조력을 발생하기 위한 전동 모터를 구비하는 전동 파워스티어링 장치로서,

전동 모터의 회전축의 회전을 감속하기 위한 감속기구; 및

감속기구의 출력 회전을 차량의 좌우방향으로 연장하는 조타축의 축방향 이동으로 변환하기 위한 변환기구를 더 구비하고,

상기 감속기구는, 전동 모터의 회전축의 동축상에 장착되는 한 쌍의 입력 풀리, 조타축을 포위하여 배치되는 한 쌍의 출력 풀리, 및 서로 대응하는 입력 풀리와 출력 풀리 사이를 각각 연결하는 한 쌍의 벨트를 포함하는 것을 특징으로 하는 전동 파워스티어링 장치.
제18항에 있어서, 각 풀리는 이붙이 풀리로 이루어짐과 아울러, 각 벨트는 콕크 벨트로 이루어지고, 한 쌍의 입력 풀리 사이에서 톱니의 위상을 역위상으로 하고 있는 것을 특징으로 하는 전동 파워스티어링 장치.
제18항에 있어서, 상기 전동 모터의 회전축과 일체로 회전하는 입력축과 각 입력 풀리 사이에 각각 개재하는 한 쌍의 제1일방향 클러치; 및

각 출력 풀리와 변환기구의 입력부 사이에 각각 개재하는 한 쌍의 제2일방향 클러치를 포함하고,

한 쪽 벨트에 대응하는 제1및 제2일방향 클러치와 다른 쪽의 벨트에 대응하는 제1및 제2일방향 클러치는 서로 역방향의 회전을 허용하도록 되어 있는 것을 특징으로 하는 전동 파워스티어링 장치.