KR100866539B1 - 전동식 파워 스티어링 장치 - Google Patents

Abstract

본 발명은 전동식 파워 스티어링 장치에 관한 것으로, 이는 특히 모터에 의해 작동되어 차량 조향에 필요한 조력을 발생토록 하는 전동식 파워 스티어링 장치의 하우징 내에서 좌·우 왕복운동하는 랙바의 중앙부를 랙부시에 의해 지지토록 함으로써, 랙바의 지지 강성을 향상시켜 유동을 방지함은 물론, 랙바 중앙부의 처짐 방지 및 비틀림을 방지하여 장치의 내구성을 향상시킬 수 있도록 한 것이다.

그 기술적인 구성은, 랙하우징(1)의 중앙부에 랙부시(8)가 내설되어, 양단에 제1,2랙부(20a,20b)를 갖춘 랙바(2)의 중앙부가 지지토록 한 것을 요지로 한다.

랙바, 랙하우징, 피니언 축, 모터, 랙가이드

Description

전동식 파워 스티어링 장치{An Electric Type Power Steering Apparatus}

도 1은 종래 기술에 따른 전동식 파워 스티어링 장치를 도시한 개략 단면도.

도 2는 도 1의 A-A선에 따른 요부 단면도.

도 3은 본 발명의 제1실시예에 따른 전동식 파워 스티어링 장치의 전체적인 구성상태를 도시한 단면도.

도 4는 도 3의 C-C선에 따른 단면도.

삭제

도 6은 본 발명의 제2실시예에 따른 전동식 파워 스티어링 장치의 전체적인 구성상태를 도시한 단면도.

도 7은 본 발명의 제3실시예에 따른 전동식 파워 스티어링 장치의 전체적인 구성상태를 도시한 단면도.

<도면의 주요 부위에 대한 부호 설명>

1...랙하우징 2...랙바

3...타이로드 4...제1피니언

5...제2피니언 6...랙가이드

8...랙부시 9a,9b...기어박스

20a,20b...제1,2랙부

본 발명은 전동식 파워 스티어링 장치에 관한 것으로, 이는 특히 모터에 의해 작동되어 차량 조향에 필요한 조력(助力)을 발생토록 하는 전동식 파워 스티어링 장치의 하우징 내에서 좌·우 왕복운동하는 랙바의 중앙부를 랙부시에 지지토록 함으로써, 랙바의 지지 강성을 향상시켜 랙바의 중앙부에서 굽힘을 방지함은 물론, 피니언 구동시 랙바의 비틀림에 의해 발생되는 핸들의 유격감을 향상시키며, 장치의 내구성을 가일층 증대시킬 수 있도록 한 전동식 파워 스티어링 장치에 관한 것이다.

일반적으로 차량에는 조향상태의 안정성을 보장하기 위해 파워 스티어링 장치가 적용되고 있는데, 이중에 전동식 파워 스티어링 장치는 모터로부터 구동력을 전달받아 조향력을 조절하는 것이다.

즉, 전동식 파워 스티어링 장치는 차속센서 및 조향토크센서 등에서 감지한 차량의 운행조건에 따라 ECU에서 모터를 구동시켜 저속 운행시에는 가볍고 편안한 조향감을 부여하고, 고속 운행시에는 무거운 조향감과 더불어 양호한 방향 안정성을 부여하며, 비상상황에서는 급속한 조향이 이루어지도록 하여 운전자에게 최적의 조향 조건을 제공하게 된다.

도 1은 상술한 종래의 일반적인 전동식 파워 스티어링 장치의 전체적인 구성상태를 도시한 개략 단면도이다.

이에 도시된 바와 같이, 종래의 전동식 파워 스티어링 장치는, 그 외주면 일측과 타측에 각각 랙치가 형성된 제1랙부(20a)와 제2랙부(20b)를 갖는 랙바(2)가 랙하우징(1)에 내설되며, 상기 랙바(2)의 양단부는 타이로드(Tie load;3)와 볼 조인트(Ball joint)되어 랙바(2)의 이송력을 전달토록 한다.

계속해서, 상기 랙바(2)의 일측에 형성된 제1랙부(20a)에는 조향축과 연결된 제1피니언(4)이 치합되고, 타측 제2랙부(20b)에는 모터가 설치된 제2피니언(5)의 헬리컬 기어(미도시)가 치합되어, 회전운동을 수평운동으로 변환토록 하는 구성으로 이루어진다.

여기서, 상기 모터에는 감속기(50)가 내설되어 센서부(미도시)로부터 감지된 조향 토크를 통해 모터의 회전력을 제어토록 한다.

한편, 상기 랙바(2)는 좌우 슬라이딩 운동시 랙바(2)의 일단과 타단에 형성된 제1랙부(20a) 및 제2랙부(20b)가 기어박스(9a,9b)에 내설된 랙가이드(6)에 의해 탄성적으로 지지 고정되어 있다.

도 2는 도 1의 A-A선에 따른 요부 단면을 나타낸 단면도로서, 상기 랙바(2)의 랙부를 탄성지지하고 있는 랙가이드(6)의 설치상태를 도시하고 있다.

이에 도시된 바와 같이, 랙바(2)의 일단에 형성된 제1랙부(20a)는 제1피니언(4)과 교축되어 상호 치합이 이루어지고, 상기 제1랙부(20a)의 배면에는 스프링(7)에 의해 탄성지지되는 랙가이드(6)가 설치되어 제1랙부(20a)를 제1피니언(4)의 방향으로 밀착토록 하여 제1랙부(20a)의 전면에 형성된 랙치(200a)가 제1피니언(4)의 피니언기어(40)와의 물림율이 증대되며 랙바의 좌우 슬라이딩 운동을 지지한다.

따라서, 이와 같이 구성된 종래의 전동식 파워 스티어링 장치는, 운전자가 핸들을 회전시켰을 때 피니언에 전달되는 회전력과, 차량의 속도, 핸들의 조향각도, 회전 토크 등과 같이 감지된 수학적 수치를 통해 회전속도가 제어되는 모터의 구동력이 조합되어 차량 바퀴를 회전코자 하는 방향으로 조향력을 배가시켜서, 가볍고 편안한 조향력을 운전자에게 부여한다.

그러나, 상술한 바와 같은 종래의 전동식 파워 스티어링 장치에서, 랙바(2)의 일측과 타측만이 지지되는 즉 제1랙부(20a) 및 제2랙부(20b)가 랙가이드(6)에 의해 2점 지지되는 랙바 지지구조의 경우, 랙바(2)의 중앙부를 지지하는 별도의 수단이 구비되어 있지 않은 채로 랙바(2)의 단부들만이 지지되게 되어서, 랙바(2)를 지지하는 지지 강성이 매우 낮아 랙바(2)의 좌우 슬라이딩 운동에 따라 그 중앙 요부에 요동이 발생하게 됨은 물론, 차량 운행시 차량 바퀴로부터 역입력 되는 하중이 타이로드를 거쳐 랙바(2)의 양단에 모멘트(Moment)를 발생시키게 되고, 이로 인해 랙바(2)의 중앙부에 굽힘 및 처짐이 발생되는 등의 결점이 있었다.

또한, 상기 랙바(2)의 양단에 형성된 랙부(20a,20b)가 피니언(4,5)과 일정한 경사각을 지니며 치합토록 구성되어 있어서, 피니언(4,5)의 구동시 랙바(2)가 피니언(4,5)과 치합된 헬릭스(Helix)각에 의해 회전되면서 습동하여 핸들에 유격을 발생시키게 되며, 이로 인해 장치의 내구성이 저하되는 등의 문제가 있었다.

본 발명은 상기와 같은 종래의 전동식 파워 스티어링 장치에 따른 문제점을 개선시키기 위해 안출된 것으로, 그 목적은 양쪽 랙가이드에 의해 2점 지지되는 종래의 전동식 파워 스티어링 장치에 있어서, 랙부시에 의해 랙바의 중앙부를 더 지지토록 함으로써, 랙바의 지지 강성을 향상시켜 랙바의 중앙부의 굽힘을 방지함은 물론, 피니언 구동시 랙바의 비틀림에 의해 발생되는 핸들의 유격감을 향상시키며, 장치의 내구성을 증대시킬 수 있는 전동식 파워 스티어링 장치를 제공하는 데에 있다.

상기한 목적을 달성하기 위해 본 발명은, 차량 바퀴를 회전시키기 위해 타이로드와 볼 조인트되며 랙하우징 내에서 랙가이드에 의해 제1랙부 및 제2랙부가 지지되는 랙바와, 조향축과 연결되며 상기 랙바의 제1랙부와 치합되는 제1피니언과, 이 제1피니언과 떨어져서 랙바의 타단에 설치되며 모터에 연설되어 상기 랙바의 제2랙부와 치합되는 제2피니언과, 조향축의 회전에 따른 조향토크를 감지하는 센서 및, 이 센서의 신호에 대응하여 모터를 제어하는 콘트롤러를 포함하여 이루어진 전동식 파워 스티어링 장치에 있어서, 상기 랙하우징 내에 랙부시가 삽입설치되어 랙바의 중앙부를 지지토록 구성된 것을 특징으로 한다.

삭제

또한, 본 발명은 상기 랙바의 중앙부에 설치되는 랙부시가 미리 정해진 값으로 클리어런스를 가지며 랙바와 일정거리 이격토록 설치되는 것을 특징으로 한다.

이하, 첨부도면에 의거하여 본 발명에 따른 실시예들을 상세히 설명하면 다음과 같다.

여기서, 앞서 도시된 종래의 구성과 동일한 부분에 대해서는 동일한 참조부호 및 명칭을 사용하기로 한다.

도 3은 본 발명의 제1실시예에 따른 전동식 파워 스티어링 장치의 전체적인 구성상태를 도시한 단면도이며, 도 4는 도 3의 C-C선에 따른 단면도이다.

앞서 도시된 종래의 구성과 연계하여 본 발명에 적용된 전동식 파워 스티어링 장치의 전체적인 구성상태를 살펴보면, 랙바(2)가 내설된 랙하우징(1)의 일측에 제1피니언(4)이 설치되어 랙바(2)의 일단 외주연 상에 형성된 제1랙부(20a)와 치합되고, 상기 랙바(2)의 타단에는 모터가 설치된 제2피니언(5)이 제2랙부(20b)와 치합되어 랙바 이송에 필요한 조력(助力)을 발생시킨다.

여기서, 상기 제1피니언(4) 및 제2피니언(5)은 랙바(2)의 양단에 형성된 제1랙부(20a) 및 제2랙부(20b)와의 물림율을 증대시키기 위해 랙바(2)의 축선과 대략 예각 또는 둔각의 기울기를 갖고서 설치된다.

그리고. 상기 랙바(2)의 양단부는 타이로드(3)와 볼 조인트되어 랙바(2)의 이송력이 전달될 수 있도록 구성되며, 랙바(2)의 일단과 타단에 형성된 제1랙부(20a) 및 제2랙부(20b)는 기어박스(9a,9b)에 내설된 랙가이드(6;도 2 참조)에 의해 탄성적으로 지지되어 있다.

특히, 본 발명은 상기와 같이 랙바(2)의 양단, 즉 제1랙부(20a)와 제2랙부(20b)에서 2점 지지되는 랙바(2)의 중앙부에다, 랙바(2)의 지지 강성을 향상시키고 중앙부의 굽힘을 방지토록 하기 위해 랙부시(8)가 설치된다.

따라서, 상기와 같은 구성으로 이루어진 본 발명의 작용 및 효과에 대해 설명하면 다음과 같다.

본 발명에 적용된 전동식 파워 스티어링 장치는, 랙바(2)의 중앙부 외주연에 랙부시(8)가 설치되어 랙바(2)를 지지하게 됨으로써, 기존에 2점 지지되는 랙바(2)의 지지 강성을 향상시키게 되고, 차량 주행시 차량 바퀴를 통해 역입력 되는 하중이 타이로드(3)를 거쳐 랙바(2)의 양단에 작용하였을 때 랙바(2)의 중앙부의 굽힘(Bending) 및 처짐을 방지할 수 있게 되어 랙바(2)의 중앙부의 요동을 방지하여서, 조향축과 연결된 핸들의 조타감을 향상시킬 수 있게 된다.

여기서, 상기와 같이 랙바(2)의 중앙부를 지지하기 위해 설치되는 랙부시(8)는, 자체 탄성을 구비함과 동시에 내 마모성이 강한 천연 고무의 성질을 띤 특수 플라스틱(Hytrel) 재질로 제작하는 것이 바람직하다.

삭제

도 6은 본 발명의 제2실시예에 따른 전동식 파워 스티어링 장치의 전체적인 구성상태를 도시한 단면도로서, 랙부시(8)에 의해 그 중앙부가 지지되는 랙바(2)의 양단부 즉 제1랙부(20a) 및 제2랙부(20b)의 단면을 "Y"형상으로 형성시키며, 상기 제1,2랙부(20a,20b)의 배면을 탄성지지하고 있는 랙가이드(6) 역시 "Y"형상의 홈을 갖도록 함으로써, 랙바(2)가 제1피니언(4) 및 제2피니언(5)과 치합된 헬릭스(Helix)각에 의해 비틀림되어 습동되는 것을 방지할 수 있게 되며, 장치의 내구성을 가일층 증대시킬 수 있게 된다.

도 7은 본 발명의 제3실시예에 따른 전동식 파워 스티어링 장치의 전체적인 구성상태를 도시한 단면도로서, 상기 랙바(2)의 중앙부에 랙부시(8)가 미리 정해진 클리어런스(C) 값을 가지며 랙바(2)와 일정간격으로 떨어져 설치되어 랙바(2)의 중앙부를 지지토록 구성시킨 것이다.

이는 특히 앞서 설명한 바와 같이 차량 주행에 따라 차량 바퀴를 통해 외부로부터 역입력되는 하중이 타이로드(3)를 거쳐 랙바(2)의 양단에 걸렸을 때, 상기 하중이 랙부시(8)의 미리 정해진 값에 의한 랙바(2)의 굽힘강도 범위를 초과했을 경우에는 랙바(2)의 중앙부를 지지하면서 굽힘을 제한하여 랙바(2)의 진동을 방지하며, 이와는 반대로 상기 역입력 하중이 미리 정해진 값에 의한 랙바의 굽힘강도 범위를 초과하지 않았을 경우에는 랙바(2)의 중앙부를 지지하는 랙부시(8)가 일정 클리어런스 값을 가지며 떨어져 설치되어 있기 때문에, 랙바(2)의 정상작동에 따라 랙바(2)의 중앙부와 랙부시(8)와의 마찰저항을 미연에 방지할 수 있게 되는 것이다.

따라서, 상기와 같은 랙부시(8)의 클리어런스 값(C)은 랙바(2)의 강성 및 차체 하중에 따른 역입력 하중 등을 고려하여 적정한 값으로 설정함이 바람직하며, 하중에 의해 랙바(2)의 중앙부에 굽힘이 발생될 경우 그 중앙부의 굽힘 정도가 랙바(2)의 좌우 슬라이딩 운동에 제한을 주는 경우에는 랙바(2)의 굽힘을 제한토록 하며, 그외에는 랙바(2)의 슬라이딩 운동에 마찰저항을 발생시키지 않도록 설정함이 더욱 바람직할 것이다.

이상에서 살펴본 바와 같이 본 발명인 전동식 파워 스티어링 장치의 랙바 지지구조에 의하면, 랙바가 내설되는 랙하우징의 중앙부에 랙부시를 구비하여 상기 랙바의 중앙부를 지지토록 함으로써, 기존에 2점 지지되던 랙바의 지지 강성을 향상시켜 중앙부의 요동이 방지됨은 물론, 차량 주행시 외부로부터 입력되는 하중으로 인한 랙바 중앙부의 처짐 또는 굽힘을 방지하여 조타감을 향상시킬 수 있는 장점이 있다.

본 발명은 특정한 실시예에 관련하여 도시하고 설명하였지만, 이하의 특허청구의 범위에 의해 마련되는 본 발명의 정신이나 분야를 벗어나지 않는 한도 내에서 본 발명이 다양하게 개조 및 변화될 수 있다는 것을 당업계에서 통상의 지식을 가진자는 용이하게 알 수 있음을 밝혀두고자 한다.

삭제

Claims (7)

1. 차량 바퀴를 회전시키기 위해 타이로드와 볼 조인트되며 랙하우징(1) 내에서 랙가이드(6)에 의해 제1랙부(20a) 및 제2랙부(20b)가 지지되는 랙바(2)와, 조향축과 연결되며 상기 랙바(2)의 제1랙부(20a)와 치합되는 제1피니언(4)과, 이 제1피니언(4)과 떨어져서 랙바(2)의 타단에 설치되며 모터에 연설되어 상기 랙바(2)의 제2랙부(20b)와 치합되는 제2피니언(5)과, 조향축의 회전에 따른 조향토크를 감지하는 센서 및, 상기 센서의 신호에 대응하여 모터를 제어하는 콘트롤러를 포함하여 이루어진 전동식 파워 스티어링 장치에 있어서,

   상기 랙바(2)의 제1랙부(20a)의 단면이 "Y"형상으로 형성되고, 상기 제1랙부(20a)의 배면을 탄성지지하고 있는 랙가이드(6)가 "Y"형상의 홈을 갖추며,

   상기 랙바(2)의 제2랙부(20b)의 단면이 "Y"형상으로 형성되고, 상기 제2랙부(20b)의 배면을 탄성지지하고 있는 랙가이드(6)가 "Y"형상의 홈을 갖춤과 동시에,

   상기 랙하우징(1) 내 랙바(2)의 제1랙부(20a)와 제2랙부(20b) 사이에 랙부시(8)가 삽입설치되어 랙바(2)의 중앙부를 지지토록 구성된 것을 특징으로 하는 전동식 파워 스티어링 장치.
2. 삭제
3. 삭제
4. 삭제
5. 제 1항에 있어서, 상기 랙부시(8)는 미리 정해진 클리어런스(C) 값을 갖고 랙바(2)와 이격되어 있어서, 외부로부터 역입력되는 하중이 랙바(2)의 굽힘강도 범위를 초과할 때 랙바(2)의 중앙부를 지지토록 구성된 것을 특징으로 하는 전동식 파워 스티어링 장치.
6. 삭제
7. 삭제

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