KR100835193B1

KR100835193B1 - 전동 파워 스티어링 장치

Info

Publication number: KR100835193B1
Application number: KR1020030075714A
Authority: KR
Inventors: 조희권
Original assignee: 주식회사 만도
Priority date: 2003-10-29
Filing date: 2003-10-29
Publication date: 2008-06-04
Also published as: KR20050040490A

Abstract

본 발명은, 차량의 좌우 방향으로 설치되는 원통형의 하우징과; 상기 하우징 내에 수용되어 랙 피니언 기구에 의하여 연결되고, 스티어링 휠의 회전에 의하여 좌우로 이동 가능하게 설치된 랙과; 상기 하우징의 일측에 구비되고 볼나사가 배치된 원통형의 볼나사 수용부와; 상기 랙과 평행하게 설치되는 전동모터 수용부와; 상기 전동모터 수용부에 설치되며 일단에 피니언 기어가 형성된 출력축을 갖는 전동모터와; 볼너트의 일측에 설치되고 회전에 의하여 볼나사를 축 방향으로 이동시키며 상기 전동모터의 피니언 기어와 치합되는 헬리컬 기어;를 포함하여 이루어진 전동 파워 스티어링 장치에 있어서, 상기 전동모터의 출력축의 일단에 형성된 피니언 기어가 더블 헬리컬 기어이고, 상기 볼너트의 일측에 설치되는 헬리컬 기어가 더블 헬리컬 기어로 이루어진 것을 특징으로 하는 전동 파워 스티어링 장치에 관한 것이다.

전동 파워 스티어링, 더블 헬리컬 기어

Description

전동 파워 스티어링 장치{ELECTRIC POWER STEERING SYSTEM}

도 1은 일반적인 전동 파워 스티어링 장치의 단면도이다.

도 2는 종래에 헬리컬 기어에 가해지는 분력을 나타낸 개념도이다.

도 3은 본 발명에 따른 더블 헬리컬 기어에 가해지는 분력을 나타낸 개념도이다.

도 4는 종래의 피니언 기어와 헬리컬 기어의 구조 및 상호 간의 결합관계를 나타낸 사시도이다.

도 5는 본 발명의 주요부인 더블 헬리컬 기어와 피니언측 더블 헬리컬 기어의 구조 및 상호 간의 결합관계를 나타낸 사시도이다.

도 6은 본 발명의 전동 파워 스티어링 장치의 단면도이다.

<도면의 주요 부분에 대한 부호의 설명>

110 : 하우징 112 : 볼나사 수용부 114 : 전동모터 수용부

116 : 스티어링 축 118 : 랙 피니언 기구 120 : 랙

122 : 볼조인트 130 : 볼너트 131 : 더블 헬리컬 기어

134 : 볼나사 삽입부 135 : 볼나사 138 : 축받이

140 : 볼 144 : 개부재 146 : 고정부재

150 : 전동모터 152 : 볼트 154 : 출력축

158 : 더블 헬리컬 기어

본 발명은 차량의 전동 파워 스티어링 장치에 관한 것으로, 특히 보조 조타력을 발생시키는 모터의 구동력을 전달할 때 모터의 출력축에 형성된 피니언 기어와 이 피니언 기어와 치합되는 헬리컬 기어 사이에 발생되는 축 방향 트러스트를 제거한 전동 파워 스티어링 장치에 관한 것이다.

차량의 조향장치는, 도 1에 도시된 바와 같이, 차량의 좌우 방향으로 원통형의 하우징(10)이 구비되고, 이 하우징 안에는 랙(20)이 이동가능하게 수용되며, 랙의 각 단부는 볼조인트(22)가 설치되어 전륜에 연결된다.

랙(20)의 소정량 경사진 방향으로 스티어링 축(16)이 배치되고, 그 상단에는 스티어링 휠이 장착된다. 스티어링 축(16)의 하단에는 랙 피니언 기구(18)에 의하여 랙(20)에 연결되고, 스티어링 휠의 회전에 따라 랙 피니언 기구(18)에 의하여 운동방향이 변환되어 랙(20)이 좌우로 이동된다. 하우징(10)의 좌측에는 원통형의 볼나사 수용부(12)가 구비되고, 볼나사 수용부(12)의 일측에는 소정의 예각으로 배치된 전동모터 수용부(14)가 구비되며, 볼나사 수용부(12)에는 볼나사(35)가 배치되고, 전동모터 수용부(14)에는 전동모터(50)가 설치된다.

랙(20)의 좌측 외주면에는 볼나사(35)가 나선형태로 형성되고, 볼나사(35)의 외주에는 한 쌍의 축받이(38)에 의하여 볼너트(30)가 회전 가능하게 지지되어 있 다.

볼너트(30)의 내주에는 볼나사 삽입부(34)가 나선형으로 형성되고, 볼나사(35)와 볼너트(30) 사이에는 다수의 볼(40)이 충전되며, 볼너트(30)의 외측에는 회전에 따라 축 방향으로 진행하는 볼(40)을 복귀시키기 위한 복귀관이 설치된다.

볼너트(30)는 볼나사 수용부(12)에 삽입된 개부재(44) 및 고정부재(46)에 의하여 소정 상태로 유지된다.

전동모터(50)는 전동모터 수용부(14) 내에 볼트(52)에 의하여 장착되고, 랙 피니언 기구(18)의 주변에 배치된다. 전동모터(50)의 출력축(54)은 축받이(56)에 의하여 회전 가능하게 지지되며, 그 단부에는 피니언 기어(58)가 형성되어 있다.

볼너트(30)의 일측에는 헬리컬 기어(31)가 설치되고, 이 헬리컬 기어(31)는 전동모터의 출력축(54)의 단부에 형성된 피니언 기어(58)와 치합된다. 그리고 볼너트(30)의 축선과 전동모터(50)의 축선은 평행하게 설치된다.

상기와 같이 구성된 전동 파워 스티어링 장치의 작용을 설명하면, 스티어링 휠의 조작에 의하여 스티어링 축(16)이 회전하고, 랙 피니언 기구(18)에 의하여 축 방향 이동이 이루어지고, 이때 전동모터(50)의 조타력 보조가 이루어진다.

전동모터의 출력축(54)의 회전에 의하여 피니언 기어(58)와 헬리컬 기어(31)를 통하여 볼너트(30)가 회전 이동하고, 볼너트(30)의 이동으로 랙(20)이 축방향으로 이동하여 전륜이 조향된다.

전술한 바와 같이, 보조 조타력은 전동모터(50)의 출력을 전동모터의 출력축 단부에 형성된 피니언 기어(58)와 랙의 축선에 형성된 헬리컬 기어(31)의 치합에 의해서 볼너트(30)에 전달함으로써 이루어지고, 이때 헬리컬 기어(31)는 피니언 기어(58)보다 큰 기어를 사용하여 감속함으로써 원활한 보조 조타력을 얻는다.

그런데, 도 4에 도시된 바와 같이 상기한 헬리컬 기어(31)는 이가 비틀려 형성되어 있어 구동력이 전달될 때, 도 2에 도시된 바와 같이 축 방향으로 트러스트(a)가 발생되고, 이 축 방향 트러스트가 헬리컬 기어(31)를 지지하는 베어링이나 볼너트 등에 전달되어 시스템의 성능을 저하시키고 수명을 단축시키는 등의 문제를 발생시킨다.

본 발명은 전술한 바와 같은 문제점을 해결하기 위한 것으로, 전동모터의 구동력이 헬리컬 기어에 전달될 때 발생되는 축 방향 트러스트를 상쇄시킬 수 있도록 구조가 개선된 헬리컬 기어를 구비한 전동 파워 스티어링 장치를 제공하는 데에 그 목적이 있다.

이러한 목적을 성취하기 위해, 본 발명은 도 3에 도시된 바와 같이 피니언 기어와 헬리컬 기어를 더블 헬리컬 기어로 형성하여 더블 헬리컬 기어에 가해지는 축 방향 분력(b,c)을 상쇄시킴으로써 더블 헬리컬 기어를 지지하는 베어링이나 볼너트 등에 가해지는 영향을 최소화한 것을 특징으로 한다.

이하, 첨부된 도면을 참조하여 본 발명의 실시예를 상세히 설명한다.

도 5와 도 6에 도시된 바와 같이, 차량의 좌우 방향으로 원통형의 하우징(110)이 구비되고, 이 하우징 안에는 랙(120)이 이동가능하게 수용되며, 랙 의 각 단부는 볼조인트(122)가 설치되어 전륜에 연결된다.

랙(120)의 소정량 경사진 방향으로 스티어링 축(116)이 배치되고, 그 상단에는 스티어링 휠(도시되지 않음)이 장착된다. 스티어링 축(116)의 하단에는 랙 피니언 기구(118)에 의하여 랙(120)에 연결되고, 스티어링 휠의 회전에 따라 랙 피니언 기구(118)에 의하여 운동방향이 변환되어 랙(120)이 좌우로 이동된다. 하우징(110)의 좌측에는 원통형의 볼나사 수용부(112)가 구비되고, 볼나사 수용부(112)의 일측에는 소정의 예각으로 배치된 전동모터 수용부(114)가 구비되며, 볼나사 수용부(112)에는 볼나사(135)가 배치되고, 전동모터 수용부(114)에는 전동모터(150)가 설치된다.

랙(120)의 좌측 외주면에는 볼나사(135)가 나선형태로 형성되고, 볼나사(135)의 외주에는 한 쌍의 축받이(138)에 의하여 볼너트(130)가 회전 가능하게 지지되어 있다.

볼너트(130)의 내주에는 볼나사 삽입부(134)가 나선형으로 형성되고, 볼나사(135)와 볼너트(130) 사이에는 다수의 볼(140)이 충전되며, 볼너트(130)의 외측에는 회전에 따라 축 방향으로 진행한 볼(140)을 복귀시키는 복귀관이 설치된다.

볼너트(130)는 볼나사 수용부(112)에 삽입된 개부재(144)및 고정부재(146)에 의하여 장착된 상태로 유지된다.

전동모터(150)는 전동모터 수용부(114) 내에 볼트(152)에 의하여 장착되고, 랙 피니언 기구(118)의 주변에 배치된다. 전동모터의 출력축(154)은 축받이(156)에 의하여 회전 가능하게 지지되며, 그 단부에는 기어 너비의 중심을 기준으로 양방향으로 상호 대응되는 구조를 갖는 더블 헬리컬 기어(158)가 형성되어 있다.

볼너트(130)의 일측에는 기어 너비의 중심을 기준으로 상호 대응되는 구조로 형성된 더블 헬리컬 기어(131)가 설치되고, 이 더블 헬리컬 기어(131)는 전동모터의 출력축(154)의 단부에 형성된 피니언측 더블 헬리컬 기어(158)와 치합된다. 그리고 볼너트(130)의 축선과 전동모터(150)의 축선은 평행하게 설치된다.

상기와 같이 구성된 전동 파워 스티어링 장치의 작용을 설명하면, 스티어링 휠의 회전에 의하여 스티어링 축(116)이 회전하고, 랙 피니언 기구(118)에 의하여 축 방향 이동이 이루어지고, 이때 전동모터(150)의 조타력 보조가 이루어진다.

전동모터의 출력축(54)의 회전에 의하여 피니언측 더블 헬리컬 기어(158)가 더블 헬리컬 기어(131)에 구동력을 전달하는데, 헬리컬 기어의 특성상 발생되는 필연적인 축 방향 트러스트가 기어 너비의 중심을 기준으로 상호 대향되게 형성된 더블 헬리컬 기어의 구조에 의하여 서로 감쇄되고, 더블 헬리컬 기어(131)를 통하여 볼너트(130)가 회전 이동되며, 볼너트(130)의 이동으로 랙(120)이 축방향으로 이동하여 전륜이 조향된다.

전술한 바와 같이, 보조 조타력은 전동모터(150)의 출력을 전동모터의 출력축(154) 단부에 형성된 더블 헬리컬 기어(158)와 랙(120)의 축선에 형성된 더블 헬리컬 기어(131)의 치합에 의해서 볼너트(130)에 전달함으로써 이루어지고, 이때 더블 헬리컬 기어(131)를 피니언측 더블 헬리컬 기어(158)보다 큰 기어를 사용하여 감속함으로써 원활한 보조 조타력을 얻는다.

전술한 바와 같이 본 발명에 따르면, 감속기로서 더블 헬리컬 기어를 사용하여 기어에 전달되는 축 방향 분력을 상쇄시킴으로써, 더블 헬리컬 기어를 지지하는 베어링이나 볼너트 등에 편심력이 전달되지 않아 시스템의 성능 저하 및 수명단축을 방지할 수 있다.

Claims

차량의 좌우 방향으로 설치되는 원통형의 하우징과; 상기 하우징 내에 수용되어 랙 피니언 기구에 의하여 연결되고, 스티어링 휠의 회전에 의하여 좌우로 이동 가능하게 설치된 랙과; 상기 하우징의 일측에 구비되고 볼나사가 배치된 원통형의 볼나사 수용부와; 상기 랙과 평행하게 설치되는 전동모터 수용부와; 상기 전동모터 수용부에 설치되며 일단에 피니언 기어가 형성된 출력축을 갖는 전동모터와; 볼너트의 일측에 설치되고 회전에 의하여 볼나사를 축 방향으로 이동시키며 상기 전동모터의 피니언 기어와 치합되는 헬리컬 기어;를 포함하여 이루어진 전동 파워 스티어링 장치에 있어서,

상기 전동모터의 출력축의 일단에 형성된 피니언 기어가 더블 헬리컬 기어이고, 상기 볼너트의 일측에 설치되는 헬리컬 기어가 더블 헬리컬 기어로 이루어진 것을 특징으로 하는 전동 파워 스티어링 장치.
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