KR101149425B1 - 차량의 전동 파워 스티어링 시스템 - Google Patents

Abstract

본 발명은, 차량의 전동 파워 스티어링(EPS) 시스템에 관련한 것으로서, 스티어링 컬럼의 내부에 어퍼 및 로워 스티어링 샤프트가 회전 가능하게 베어링에 의해 양단이 지지되어 신축 가능하게 설치되고, 상기 로워 스티어링 샤프트가 회전 가능하게 지지되는 하우징과, 이 하우징 내에 전동 회전 가능하게 지지된 웜휠 기어와 웜축을 구비한 파워 스티어링 시스템에 있어서, 상기 하우징 내에는 토크센서와 웜휠 기어 간에 저탄력성 차단 커버부재를 개재시켜 토크센서의 오류를 저지하도록 구성된 것을 특징으로 하여, 토크센서와 웜휠 기어 간에 저탄력성 차단 커버부재를 개재시켜 토크센서의 오류를 보완할 페일 세이프 로직(fail safe logic)을 구동시키지 않더라도, 스티어링 휠이 무거워지거나 너무 가벼워짐으로써 특히 고속운행 시, 사고나 위험한 상황이 초래 될 수 있는 등의 단점을 해소시킬 수 있도록 하였다.

Description

차량의 전동 파워 스티어링 시스템{EPS System}

본 발명은, 차량의 전동 파워 스티어링(EPS) 시스템에 관한 것으로서, 특히, 토크센서와 웜휠 기어 간에 저탄력성 차단 커버부재를 개재시켜 토크센서의 오류를 보완할 페일 세이프 로직(fail safe logic)을 구동시키지 않더라도, 스티어링 휠이 무거워지거나 너무 가벼워짐으로써 특히 고속운행 시, 사고나 위험한 상황이 초래 될 수 있는 등의 오류를 규제할 수 있도록 한 차량의 전동 파워 스티어링(EPS) 시스템에 관한 것이다.

일반적으로 차량의 전동 파워 스티어링(EPS) 시스템은, 전륜의 조향시 저속 주행시에는 가볍고 자연스럽게 하여 큰 각도로 조향되도록 하고, 고속 주행시에는 무겁고 자연스럽게 하여 작은 각도로 조향되도록 하여 운전자의 피로감을 덜어주고 안전운전에 도움을 주도록 하기 위한 장치이다.

도 1은 종래의 전동 파워 스티어링 시스템을 나타낸 구조도이다. 도 1은 대 한민국특허청 공개실용신안공보 공개번호 실1999-0028546(발명의 명칭: 이피에스 차량에서의 조향 휠 회전상태 표시 장치)에 공개된 내용이다.

종래 차량에서의 전동 파워 스티어링 시스템은 도 1에 도시된 바와 같이 구성되는데, 운전자에 의해 스티어링 휠(11)이 회전됨에 따라 스티어링 축에 고정된 토크 센서(12)의 저항값이 변화되어 전자제어장치(13 ; Electric Control Unit)로부터의 공급전류가 변동하여 해당 전자제어장치(13)에 인가됨과 동시에 차속 센서(14)로부터의 주행속도와, 스로틀밸브 개도 센서(15)로부터의 스로틀밸브 개도가 해당 전자제어장치(13)에 인가되면, 전자제어장치(13)는 인가된 공급전류와 주행속도 및 스로틀밸브 개도에 대응하여 자체의 메모리에 저장된 소정 전류값만큼 전동모터(17)에 전류가 공급되도록 제어한다.

이에 따라, 전원부로부터 전동모터(17)에 전류가 공급되어 해당 전동모터(17)가 소정속도로 구동되어 해당 전동모터(17)에 연결되어 설치된 웜(16)을 회전시키게 되며, 이에 따라 피니언(18)과 래크(19)가 회전되어 차량의 진행방향을 바꾸게 된다. 따라서, 운전자는 스티어링 휠(11)을 작은 힘으로 조작해도 전동모터(17)의 구동으로 차량의 조향 동작을 쉽게 취할 수 있게 된다.

도 2는 종래의 전동 파워 스티어링 시스템 블록도이다. 도 2를 살펴보면, 엔진의 시동에서 키 스위치(10)를 온(ON)하면 미도시된 배터리로부터, 키 스위치(10)를 거쳐 전자 제어장치(ECU : Electric Control Unit)(13)를 포함한 각 부에 소정의 전압이 공급되고, 전자제어장치(13)는 작동을 개시한다.

토크센서(12)는 스티어링 기어 어셈블리에 장착되어 있으며, 스티어링 휠(steering wheel)을 조작했을 때의 토션바의 비틀림 각(조향력에 비례)을 포텐셔미터에 의해 전압 신호로 변환하여 전자제어장치(13)로 출력하는 센서이다.

차속센서(14)는 주행하는 차량의 속도를 측정하여 전자제어장치(13)로 출력하는 센서이다. 구체적으로 차속센서(14)에는 아주 낮은 차량의 속도로부터 응답성이나 높은 정밀도가 요구되는 전지 픽업이나 자기저항 소자 타입이 채용될 수 있다.

기억장치(1)는 스티어링 휠의 토크와 차량의 속도에 따라서, 전동모터(17)로 출력되는 정상상태의 전류값과 전동모터(17)로부터 발생되어지는 정상상태의 역기전력값을 측정하여 저장하고 있다.

전동모터(17)는 출력되는 전류값에 따라 모터를 구동시키고 모터의 구동에 따른 출력으로 웜을 회전시키게 된다.

역기전력 측정기(2)는 전동모터(17)로부터 발생되는 역기전력값을 실시간으로 측정하여 전자제어장치(13)로 출력하게 된다.

또한, 상기한 구성으로 이루어진 종래의 C-EPS는 차속센서(14) 및 조향 토크센서(12) 등에서 감지한 차량의 운행조건에 따라 전자제어장치(13)에서 전동모터(17)를 구동시키고, 이러한 전동모터(17)의 구동력은 전술한 감속기어를 거쳐 회전속도가 감속된 상태로 어퍼 및 로워 스티어링 샤프트(2, 4)에 전달되어 운전자의 스티어링 휠(11)의 조타력을 보조하게 된다.

그러나, 종래의 전동 파워 스티어링 시스템은, 토크센서의 에러에 기인한 시스템의 에러가 발생할 우려가 도사리고 있는 바, 일예로, 토크센서에 웜 측으로부 터 그리스나 윤활유 등이 침투하여, 토크센서의 오류를 발생시켜, 스티어링 휠이 무거워지거나 너무 가벼워짐으로써 특히 고속운행 시 사고나 위험한 상황이 초래 될 수 있는 등의 단점을 해소시킬 수 있도록 하는 기술이 절실히 필요하게 되었다.

또한, 종래의 파워 스티어링 시스템은, 어퍼 및 로워 스티어링 샤프트(2, 4)가 스티어링 컬럼 내에서 신축 자유롭게 스플라인 자켓 결합되어 있는 바, 이러한 어퍼 및 로워 스티어링 샤프트(2, 4)의 단순 스플라인 자켓 결합만으로는, 스플라인 치면 부위의 높은 가공정밀도를 기대하기 어렵기 때문에, 스플라인 치면(tooth surface)에 탄성적으로 꽉 결속되지 않음에 따른 백래시가 발생하여, 적은 전동력의 전동모터(17)를 채용할 경우에는 필요한 회전동력을 얻기가 어려우며, 고속으로 회전시킬 때, 축 진동이 발생하는 등의 각종 단점을 내포하고 있었다.

또, 종래의 파워 스티어링 시스템은, 차량의 충돌 시 발생하는 충돌에너지를 저감하기 위해 슬라이딩 이동 타입의 에너지 흡수방식을 채용하고 있으나, 기존의 파워 스티어링 시스템에서는 하우징 전단의 어퍼 브라켓에 마련된 슬라이딩 이동 타입의 충격완충구조만으로는, 충격에 기인한 스티어링컬럼의 오프셋 이동으로 인해 컬링타입의 에너지 흡수 구조 상 이러한 오프셋 이동에 따른 작동 상 편차가 발생하여, 운전자를 극히 위험한 상황으로 진입시킬 수 있는 우려가 다분하여 신뢰성이 떨어지는 등의 단점을 내포하고 있었다.

다시 말해서, 슬라이딩 이동 타입의 에너지 흡수구조만으로는, 그 충격흡수를 위한 작동 상 스티어링컬럼의 직선형 이동이 필수적으로 유지되어야 하지만, 이러한 직선형 이동을 달성하기 위해서는 전체적인 구조가 매우 복잡해지고, 이러한 복잡한 구조에 의하여 설계 상 오류가 발생되는 등의 단점을 내포하고 있었다.

본 발명은 상기와 같은 문제점을 해결하기 위하여 안출된 것으로서, 토크센서와 웜휠 기어 간에 저탄력성 차단 커버부재를 개재시켜 토크센서의 오류를 보완할 페일 세이프 로직(fail safe logic)을 구동시키지 않더라도, 스티어링 휠이 무거워지거나 너무 가벼워짐으로써 특히 고속운행 시, 사고나 위험한 상황이 초래 될 수 있는 등의 단점을 해소시킬 수 있도록 한 것을 주된 기술적 해결과제로 한다.

또한, 본 발명의 목적은, 어퍼 스티어링 샤프트가 스티어링 컬럼 내에서 로워 스티어링 샤프트와 스플라인 결합됨에 있어, 로워 스티어링 샤프트를 제1 및 제2 로워 스티어링 샤프트의 2분할 구조로 하되, 제1 로워 스티어링 샤프트와 제2 로워 스티어링 샤프트가 상호 짝을 이루어 서로 맞물림 결합되도록 제1 및 제2 유니버셜 톱니부가 마련되어 스토퍼 조립되는 구조를 달성하고, 운전자의 조향토크 전달기능과 운전자의 조향력이 인가되는 스티어링 휠과 로워 스티어링 샤프트의 토크차를 토션로드의 비틀림을 통해 토크센서에서 전기적인 신호변화를 발생하는 기능을 하며, 강도 확보와 토크감지 성능 확보를 위해, 제1 로워 스티어링 샤프트와 제2 로워 스티어링 샤프트의 중공부에 대하여 신축 자유롭게 일단이 핀고정결합되고, 타단은 스플라인 자켓 결합되는 토션로드의 기능을 수행하는 쿠일 샤프트를 마련하는 신규의 안출 구조를 통해, 스토퍼 결합구조를 위한 톱니 형상의 최적화와 함께, 가공이 용이한 구조를 가지면서, 기본적인 구조강도 확보 및 쿠일 샤프트 조립구조 를 단순화하는 장점을 확보할 수 있도록 하기 위함이다.

다시 말해서, 제1 로워 스티어링 샤프트와 제2 로워 스티어링 샤프트의 제1 및 제2 유니버셜 톱니부를 통한 스토퍼 결합구조와 함께, 이들 샤프트의 중공부에 결합된 토션로드로서의 쿠일 샤프트를 결합하기 위한 구조를 안출을 통해, 가공을 용이하게 수행할 수 있도록 하고, 쿠일 샤프트의 탄성적인 접속 결합으로 인해 작동 상 백래시가 발생하지 않도록 하여, 적은 전동력의 전동모터를 채용하더라고 필요한 회전동력을 신속하게 획득함으로써, 고속으로 회전시킬 때, 축 진동이 발생하지 않음으로써, 신뢰성을 향상시킬 수 있도록 함에 있다.

또, 본 발명의 다른 목적은, 웜휠 기어와 웜축이 회전 가능하게 내부 지지되는 하우징의 하부 양측면에 연장형성된 양 날개부에 길이방향으로 절결형성된 가이드홈을 매개로 직선이동되면서 풀림작동되는 컬링 플레이트가 고정되는 로워 마운팅 브라켓이 차체에 고정되도록 구성함으로써, 충돌력에 의한 스티어링컬럼의 이상 편향을 극력 규제하면서 직선상 이동을 항시 유지토록 함으로써, 컬링타입의 에너지흡수체의 이상 편향을 저지하여 운전자의 안전을 대폭적으로 향상시킬 수 있도록 한 것에 있다.

상기와 같은 목적을 달성하기 위하여, 본 발명은 이를 해결하기 위한 대표적 기술 수단으로서,

스티어링 컬럼의 내부에 어퍼 및 로워 스티어링 샤프트가 회전 가능하게 베 어링에 의해 양단이 지지되어 신축 가능하게 설치되고, 상기 로워 스티어링 샤프트가 회전 가능하게 지지되는 하우징과, 이 하우징 내에 전동 회전 가능하게 지지된 웜휠 기어와 웜축을 구비한 파워 스티어링 시스템에 있어서,

상기 하우징 내에는 토크센서와 웜휠 기어 간에 저탄력성 차단 커버부재를 개재시켜 토크센서의 오류를 저지하도록 구성된 것을 특징으로 한다.

또한, 본 발명은, 스티어링 컬럼의 내부에 어퍼 및 로워 스티어링 샤프트가 회전 가능하게 베어링에 의해 양단이 지지되어 신축 가능하게 설치되고, 상기 로워 스티어링 샤프트가 회전 가능하게 지지되는 하우징과, 이 하우징 내에 전동 회전 가능하게 지지된 웜휠 기어와 웜축을 구비한 파워 스티어링 시스템에 있어서,

상기 어퍼 스티어링 샤프트가 상기 스티어링 컬럼 내에서 로워 스티어링 샤프트에 대하여 신축 자유롭게 스플라인 자켓 결합과 함께, 이중으로 상기 양 스티어링 샤프트의 내부 중공부에서의 쿠일 샤프트의 스플라인 자켓 결합을 달성하도록 구성된 것을 특징으로 한다.

또, 본 발명은, 스티어링 컬럼의 내부에 어퍼 및 로워 스티어링 샤프트가 회전 가능하게 베어링에 의해 양단이 지지되어 신축 가능하게 설치되고, 상기 로워 스티어링 샤프트가 회전 가능하게 지지되는 하우징과, 이 하우징 내에 전동 회전 가능하게 지지된 웜휠 기어와 웜축을 구비한 파워 스티어링 시스템에 있어서,

상기 웜휠 기어와 웜축이 회전 가능하게 내부 지지되는 하우징의 하부 양측면에 연장형성된 양 날개부에 길이방향으로 절결형성된 가이드홈을 매개로 직선이 동되면서 풀림작동되는 복수의 컬링 플레이트가 고정되는 로워 마운팅 브라켓가 차체에 고정 구성된 것을 특징으로 한다.

본 발명의 파워 스티어링 시스템에 따르면, 토크센서와 웜휠 기어 간에 저탄력성 차단 커버부재를 개재시켜 토크센서의 오류를 보완할 페일 세이프 로직(fail safe logic)을 구동시키지 않더라도, 스티어링 휠이 무거워지거나 너무 가벼워짐으로써 특히 고속운행 시, 사고나 위험한 상황이 초래 될 수 있는 등의 단점을 해소시킬 수 있도록 하는 장점이 있다.

또한, 본 발명의 파워 스티어링 시스템에 따르면, 또한, 본 발명의 목적은, 어퍼 스티어링 샤프트가 스티어링 컬럼 내에서 로워 스티어링 샤프트와 스플라인 결합됨에 있어, 로워 스티어링 샤프트를 제1 및 제2 로워 스티어링 샤프트의 2분할 구조로 하되, 제1 로워 스티어링 샤프트와 제2 로워 스티어링 샤프트가 상호 짝을 이루어 서로 맞물림 결합되도록 제1 및 제2 유니버셜 톱니부가 마련되어 스토퍼 조립되는 구조를 달성하고, 운전자의 조향토크 전달기능과 운전자의 조향력이 인가되는 스티어링 휠과 로워 스티어링 샤프트의 토크차를 토션로드의 비틀림을 통해 토크센서에서 전기적인 신호변화를 발생하는 기능을 하며, 강도 확보와 토크감지 성능 확보를 위해, 제1 로워 스티어링 샤프트와 제2 로워 스티어링 샤프트의 중공부에 대하여 신축 자유롭게 일단이 핀고정결합되고, 타단은 스플라인 자켓 결합되는 토션로드의 기능을 수행하는 쿠일 샤프트를 마련하는 신규의 안출 구조를 통해, 스 토퍼 결합구조를 위한 톱니 형상의 최적화와 함께, 가공이 용이한 구조를 가지면서, 기본적인 구조강도 확보 및 쿠일 샤프트 조립구조를 단순화하는 장점을 확보할 수 있도록 하기 위함이다.

다시 말해서, 제1 로워 스티어링 샤프트와 제2 로워 스티어링 샤프트의 제1 및 제2 유니버셜 톱니부를 통한 스토퍼 결합구조와 함께, 이들 샤프트의 중공부에 결합된 토션로드로서의 쿠일 샤프트를 결합하기 위한 구조를 안출을 통해, 가공을 용이하게 수행할 수 있도록 하고, 쿠일 샤프트의 탄성적인 접속 결합으로 인해 작동 상 백래시가 발생하지 않도록 하여, 적은 전동력의 전동모터를 채용하더라고 필요한 회전동력을 신속하게 획득함으로써, 고속으로 회전시킬 때, 축 진동이 발생하지 않음으로써, 신뢰성을 향상시킬 수 있는 등의 뛰어난 효과가 있는 것이다.

또, 본 발명의 파워 스티어링 시스템은, 웜휠 기어와 웜축이 회전 가능하게 내부 지지되는 하우징의 하부 양측면에 연장형성된 양 날개부에 길이방향으로 절결형성된 가이드홈을 매개로 직선이동되면서 풀림작동되는 컬링 플레이트가 고정되는 로워 마운팅 브라켓이 차체에 고정되도록 구성함으로써, 충돌력에 의한 스티어링컬럼의 이상 편향을 극력 규제하면서 직선상 이동을 항시 유지토록 함으로써, 컬링타입의 에너지흡수체의 이상 편향을 저지하여 운전자의 안전을 대폭적으로 향상시킬 수 있는 등의 이점이 있다.

이하, 본 발명의 구성을 첨부된 도면을 참고로 설명하면, 도 1은 종래에 전 동 파워 스티어링 시스템의 구조도이고, 도 2는 종래에 따른 전동 파워 스티어링 시스템의 블록도이며, 도 3은 본 발명의 일실시예에 따른 파워 스티어링 장치 전체를 상부에서 바라보아 도시한 사시 구조도이고, 도 4는 본 발명에 따른 파워 스티어링 장치 전체의 측면 구조도이며, 도 5는 도 4의 선 A-A에 따른 파워 스티어링 장치 전체의 종단면 구조도이고, 도 6은 본 발명에 따른 파워 스티어링 장치 전체의 저면 구조도이며, 도 7은 본 발명의 일실시예에 따른 파워 스티어링 장치 전체를 하부에서 상부측으로 바라보아 도시한 사시 구조도이고, 도 8은 도 5에 예시된 제1 및 제2 로워 스티어링 샤프트의 결합관계를 설명하기 위한 사시 구조도이다.

도 1 내지 도 4를 참조하여 컬럼타입 전동식 파워 스티어링 장치(Column type Electric Power Steering apparatus; 이하 C-EPS라 약칭함.)의 구성을 살펴보면, 스티어링 휠(11)의 조향각을 감지하는 조향각 센서(미도시)가 스티어링 컬럼(20)의 일단에 설치되며, 상기 스티어링(20) 컬럼 내부에는 토션바(미도시)와 이 토션바의 비틀림을 감지하는 토크 센서(12)가 내설되고, 차량의 진행속도를 감지하는 차속 센서(14)가 구비되며, 상기 조향각 센서, 차속 센서(14) 및 토크 센서(12)로부터 입력되는 신호를 연산하는 전자제어장치(13)를 포함하여 이루어져 있다.

이때, 상기 전자제어장치(13)로 부터 연산된 신호를 근거로 작동되어 조향력을 보조하는 전동모터(17)는 스티어링 샤프트(2)의 축상에 이와 직각방향으로 교축되도록 설치되어 있으며, 상기 전동모터(17)측에는 웜축(32)과 웜휠 기어(34)로 이루어진 감속기어가 마련되어 전동모터(17)로부터의 회전출력 속도를 감속하여 스티어링 샤프트(2)에 전달할 수 있도록 구성된다.

도 3은 위와 같은 종래 C-EPS의 개략 구성상태를 보인 사시도면으로서, 전장 구성 요소는 종래의 C-EPS는 일반적인 조향장치를 기반으로 하고 있다.

우선, 중공으로 마련된 스티어링 컬럼(20)의 내부에는 어퍼 및 로워 스티어링 샤프트(2, 4)가 회전 가능하게 베어링에 의해 양단이 지지되어 신축 가능하게 설치되어 있는데, 이 스티어링 샤프트(2) 일단은 운전석에 마련되는 스티어링 휠(11)에 결합되고, 타단은 기어박스측에 설치되는 유니버셜 조인트(미도시)와 연결된다.

그리고, 상기 스티어링 컬럼(20)의 외부에는 이와 직교하는 방향으로 조향보조력을 위한 전동모터(17)가 설치되는데, 이러한 전동모터(17)의 회전 샤프트 단부 및 스티어링 컬럼에 내설된 스티어링 샤프트(2)의 중앙부에는 웜휠 기어(34)와 웜축(32)이 회전 가능하게 지지되어 이루어진 감속기어가 하우징(30) 내에 마련되어 전동모터(17) 출력을 적정수준으로 감속함과 동시에 운전자 조작에 의한 스티어링 샤프트(2)의 회전 조타력을 어시스트 하게 된다.

이때, 상기 C-EPS에 사용되는 웜축(32)은 두축이 엇갈린 상태에서 동력전달이 이루어져야 하기 때문에 통상 웜축(32)과 웜휠 기어(34)를 한쌍으로 사용하고 있다.

즉, 도 5에 도시된 바와 같이, 전동모터(17)의 출력축 단부에는 웜축(32)이 스플라인 연결되어 전동모터(17)의 회전력이 윔축(32)으로 전달될 수 있도록 이루어져 있으며, 웜휠 기어(34)는 스티어링 컬럼(20) 내에 삽입된 로워 스티어링 샤프트(4) 외주부에 압입된 상태에서 상기 윔축(32)과 치합토록 구성되어, 전동모터(3) 로 부터의 회전력이 한쌍의 웜축(32)과 웜휠 기어(34)를 거쳐 스티어링 샤프트(2)의 회전력을 보조할 수 있도록 구성되어 있다.

여기서, 상기 웜축(32)의 양단부는 하우징(30) 내에서 한쌍의 베어링(B1, B2)에 의해 지지되어 회전이 가능하도록 이루어져 있다.

또, 상기 하우징(30) 내에 회전 가능하게 지지된 웜휠 기어(34)와 일정거리 이격되어 고정 배치된 토크 센서(12) 사이에는 저탄력성 차단 커버부재(40)가 상기 토크 센서(12)와 웜휠 기어(34)와 함께 배치되어 윔휠 기어(34) 측의 윤활유나 그리스 등의 이물질이 토크 센서(12)로 침범하는 사태를 저지할 수 있도록 구성되어 있다.

또한, 상기 차단 커버부재(40)의 외부는 내경부를 이루는 접속구의 일측으로부터 절곡되어 상기 하우징(30)의 내부면에 탄력적으로 밀착 접속하도록 일측이 비어있는 형태로 형성되되, 항시 탄력적으로 상기 하우징(30)의 내부면에 밀착되도록 가압 개재되어 있으며, 외측면에는 씰링부재(O)로서의 O링이 접속되는 그루브(41)가 형성되어 있다.

이와 같이, 각종의 탄력성 차단 커버부재(40)가 상기 하우징(30) 내에 개입됨으로써, 웜휠 기어(34)와 토크 센서(12) 사이를 차단할 수 있게 되는 것이다.

또한, 본 발명의 스티어링 컬럼(20)내에는, 어퍼 스티어링 샤프트(2)가 로워 스티어링 샤프트(4, 6)와 스플라인 결합됨에 있어, 로워 스티어링 샤프트(4, 6)를 제1 및 제2 로워 스티어링 샤프트(4, 6)의 2분할 구조로 쌍으로 맞물림 결합되어 잇다.

또, 상기 제1 로워 스티어링 샤프트(4)와 제2 로워 스티어링 샤프트(6)는 상호 짝을 이루어 서로 맞물림 결합되도록 제1 및 제2 유니버셜 톱니부(4a, 6a)가 마련되어 스토퍼 조립되는 구조로 되어 있다. 도 8의 단면도에 예시된 바와 같이, 상기　 2분할 구조로 분리된 제1 및 제2 로워 스티어링 샤프트(4, 6)의 상기 제1 및 제2 유니버셜 톱니부(4a, 6a)의 스토퍼 조립구조가 4등분할 대칭형구조로 형성되어 결합되어 스토퍼 결합구조에 따른 결합강도의 향상 및 조립 상의 간편성을 도모할 수 있다

또한, 미설명 부호(4b, 6b)는 상기 토크센서(12)의 토크를 측정하기 위한 측정탐침용 스토퍼(12a)가 접속되도록 상기 제1 및 제2 유니버셜 톱니부(4a, 6a)에 각각 대면하여 오목형성된 제1 및 제2 수용홈이다.

또, 상기 제1 로워 스티어링 샤프트(4)와 제2 로워 스티어링 샤프트(6)의 중공부에는, 운전자의 조향토크 전달기능과 운전자의 조향력이 인가되는 스티어링 휠(11)에 결합된 어퍼 스티어링 샤프트(2)와 로워 스티어링 샤프트(4, 6)의 토크차를 토션로드로서의 쿠일 샤프트(50)의 비틀림을 통해 토크센서(12)에서 전기적인 신호변화를 발생하는 기능을 하며, 강도 확보와 토크감지 성능 확보를 위해, 상기 제1 및 제2 로워 스티어링 샤프트(4, 6)에 대하여 신축 자유롭게 일단이 고정핀(50a)을 매개로 핀고정결합되고, 타단은 스플라인 치형부(50b)를 매개로 스플라인 자켓 결합되는 토션로드의 기능을 수행하는 쿠일 샤프트(50)가 접속되어 있다.

여기서, 상기 제2 로워 스티어링 샤프트(6)의 일단부는 상기 하우징(30) 내에서 중간 베어링(B3)에 의해 지지되어 회전이 가능하도록 이루어져 있으며, 이 중간 베어링(B3)의 외주부는 저탄력성 차단 커버부재(40)에 의해 둘러싸인 구조가 되어도 좋다. 물론, 상술한 바와 같이, 상기 저탄력성 차단 커버부재(40)가 직접적으로 상기 제2 로워 스티어링 샤프트(6)의 일단부를 커버하는 구조 또한 좋다.

이와 같은 신규의 안출 구조를 통해, 스토퍼 결합구조를 위한 톱니 형상의 최적화와 함께, 가공이 용이한 구조를 가지면서, 기본적인 구조강도 확보 및 쿠일 샤프트 조립구조를 단순화할 수 있도록 하였다.

또, 상기 파워 스티어링 시스템은, 상기 웜휠 기어(34)와 웜축(32)이 회전 가능하게 내부 지지되는 하우징(30)의 하부 양측면에 연장형성된 양 날개부(31, 31)에 길이방향으로 절결형성된 가이드홈(31a, 31a)을 매개로 직선이동되면서 풀림작동되는 복수의 컬링 플레이트(60, 60)가 병렬 고정되는 로워 마운팅 브라켓(L2)이 차체에 고정 구성되어 있다.

또한, 상기 로워 마우팅 브라켓(L2)의 양측에는 상기 컬링 플레이트(60)의 직선부(61)가 접합 고정되고, 상기 컬링 플레이트(60)의 컬링부(63)는 상기 하우징(30)의 양 날개부(31, 31)를 연결하는 평탄부(33)에 절곡형성된 절곡돌출부(33a)에 의해 생성되는 저항홈(35)을 가로질러 꼬임배치되어 있다.

상술한 구성에 따라, 토크센서(12)와 웜휠 기어(34) 간에 저탄력성 차단 커버부재(40)를 개재시켜 토크센서의 오류를 보완할 페일 세이프 로직(fail safe logic)을 구동시키지 않더라도, 스티어링 휠이 무거워지거나 너무 가벼워짐으로써 특히 고속운행 시, 사고나 위험한 상황이 초래 될 수 있는 등의 단점을 해소시킬 수 있도록 하는 장점이 있다.

또한, 본 발명에 따른 시스템에 따르면, 어퍼 스티어링 샤프트(2)가 스티어링 컬럼(20) 내에서 로워 스티어링 샤프트와 스플라인 결합됨에 있어, 로워 스티어링 샤프트를 제1 및 제2 로워 스티어링 샤프트(4, 6)의 2분할 구조로 하되, 제1 로워 스티어링 샤프트(4)와 제2 로워 스티어링 샤프트(6)가 상호 짝을 이루어 서로 맞물림 결합되도록 제1 및 제2 유니버셜 톱니부(4a, 4b)가 마련되어 스토퍼 조립되 는 구조를 달성하고, 운전자의 조향토크 전달기능과 운전자의 조향력이 인가되는 스티어링 휠과 로워 스티어링 샤프트의 토크차를 토션로드로서의 쿠일 샤프트(50)의 비틀림을 통해 토크센서(40)에서 전기적인 신호변화를 발생하는 기능을 하며, 강도 확보와 토크감지 성능 확보를 위해, 제1 로워 스티어링 샤프트(4)와 제2 로워 스티어링 샤프트(6)의 중공부에 대하여 일단이 핀고정결합되고, 타단은 스플라인 자켓 결합되는 토션로드의 기능을 수행하는 쿠일 샤프트(50)를 마련하는 신규의 안출 구조를 통해, 스토퍼 결합구조를 위한 고강성 유니버셜 톱니 형상의 최적화와 함께, 가공이 용이한 구조를 가지면서, 기본적인 구조강도 확보 및 쿠일 샤프트 조립구조를 단순화하는 장점을 확보할 수 있도록 하기 위함이다.

다시 말해서, 제1 로워 스티어링 샤프트(4)와 제2 로워 스티어링 샤프트(6)의 제1 및 제2 유니버셜 톱니부(4a, 6a)를 통한 스토퍼 결합구조와 함께, 이들 샤프트의 중공부에 결합된 토션로드로서의 쿠일 샤프트(50)를 결합하기 위한 구조를 안출을 통해, 가공을 용이하게 수행할 수 있도록 하고, 쿠일 샤프트(50)의 탄성적인 접속 결합으로 인해 작동 상 백래시가 발생하지 않도록 하여, 적은 전동력의 전동모터(17)를 채용하더라고 필요한 회전동력을 신속하게 획득함으로써, 고속으로 회전시킬 때, 축 진동이 발생하지 않음으로써, 신뢰성을 향상시킬 수 있다는 효과가 있는 것이다.

또, 웜휠 기어(34)와 웜축(32)이 회전 가능하게 내부 지지되는 하우징(30)의 하부 양측면에 연장형성된 양 날개부(31, 31)에 길이방향으로 절결형성된 가이드홈(31a, 31a)을 매개로 직선이동되면서 풀림작동되는 양 컬링 플레이트(60, 60)가 고정되는 로워 마운팅 브라켓(L2)이 차체에 고정되도록 구성함으로써, 충돌력에 의한 스티어링컬럼의 이상 편향을 극력 규제하면서 직선상 이동을 항시 유지토록 함으로써, 컬링타입의 에너지흡수체의 이상 편향을 저지하여 운전자의 안전을 대폭적으로 향상시킬 수 있는 등의 이점이 있다.

이상에서 실시 예를 들어 본 발명을 더욱 상세하게 설명하였으나, 본 발명은 반드시 이러한 실시예로 국한되는 것은 아니고, 본 발명의 기술사상을 벗어나지 않는 범위 내에서 다양하게 변형실시될 수 있다. 따라서 본 발명에 개시된 실시 예들은 본 발명의 기술적 사상을 한정하기 위한 것이 아니라 설명하기 위한 것이고, 이러한 실시 예에 의하여 본 발명의 기술적 사상의 범위가 한정되는 것은 아니다. 본 발명의 보호범위는 청구범위에 의하여 해석되어야 하며, 그와 동등한 범위 내에 있는 모든 기술적 사상은 본 발명의 권리범위에 포함되는 것으로 해석되어야 할 것이다.

도 1은 종래에 전동 파워 스티어링 시스템의 구조도,

도 2는 종래에 따른 전동 파워 스티어링 시스템의 블록도,

도 3은 본 발명의 일실시예에 따른 파워 스티어링 장치 전체를 상부에서 바라보아 도시한 사시 구조도,

도 4는 본 발명에 따른 파워 스티어링 장치 전체의 측면 구조도,

도 5는 도 4의 선 A-A에 따른 파워 스티어링 장치 전체의 종단면 구조도,

도 6은 본 발명에 따른 파워 스티어링 장치 전체의 저면 구조도,

도 7은 본 발명의 일실시예에 따른 파워 스티어링 장치 전체를 하부에서 상 부측으로 바라보아 도시한 사시 구조도, 및

도 8은 도 5에 예시된 제1 및 제2 로워 스티어링 샤프트의 결합관계를 설명하기 위한 사시 구조도.

Claims (3)

1. 스티어링 컬럼(20)의 내부에 어퍼 및 로워 스티어링 샤프트(2, 4)가 회전 가능하게 베어링(B1, B2)에 의해 지지되어 신축 가능하게 설치되고, 상기 로워 스티어링 샤프트(2, 4)가 회전 가능하게 지지되는 하우징(30)과, 이 하우징(30) 내에 전동 회전 가능하게 지지된 웜휠 기어(34)와 웜축(32) 및 상기 스티어링(20) 컬럼 내부에는 토션바(미도시)와 이 토션바의 비틀림을 감지하는 토크 센서(12)를 구비한 파워 스티어링 시스템에 있어서,

   상기 어퍼 스티어링 샤프트(2)가 로워 스티어링 샤프트(4, 6)와 스플라인 결합됨에 있어, 상기 로워 스티어링 샤프트(4, 6)를 제1 및 제2 로워 스티어링 샤프트(4, 6)의 2분할 구조로 쌍으로 맞물림 결합되도록 구성하되,

   상기 제1 로워 스티어링 샤프트(4)와 제2 로워 스티어링 샤프트(6)는 상호 짝을 이루어 서로 맞물림 결합되도록 제1 및 제2 유니버셜 톱니부(4a, 6a)가 마련되어 스토퍼 조립되는 구조로 되며,

   상기 토크센서(12)는 상기 토크센서(12)의 토크를 측정하기 위한 측정탐침용 스토퍼(12a)가 접속되도록 2분할 구조로 분리된 제1 및 제2 로워 스티어링 샤프트(4, 6)의 상기 제1 및 제2 유니버셜 톱니부(4a, 6a)에 각각 대면하여 오목형성된 제1 및 제2 수용홈(4b, 6b)에 연속하여 접속 결합되고,

   상기 2분할 구조로 분리된 제1 및 제2 로워 스티어링 샤프트(4, 6)의 상기 제1 및 제2 유니버셜 톱니부(4a, 6a)의 스토퍼 조립구조가 4등분할 대칭형구조로 형성되어 결합된 것을 특징으로 하는 파워 스티어링 시스템.
2. 청구항 1에 있어서,

   상기 하우징(30) 내에는 토크센서(12)와 웜휠 기어(34) 간에 저탄력성 차단 커버부재(40)와 윤활유 유입을 방지할 수 있는 실링부재(O)를 구비하여 토크센서(12)의 오류를 저지하도록 구성된 것을 특징으로 하는 파워 스티어링 시스템.
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