KR101546973B1

KR101546973B1 - 중첩 스티어링 시스템

Info

Publication number: KR101546973B1
Application number: KR1020090006900A
Authority: KR
Inventors: 도만 아힘; 회르쉬 위르겐; 룽에 볼프강; 루프 아르투어
Original assignee: 로베르트 보쉬 오토모티브 스티어링 게엠베하
Priority date: 2008-02-04
Filing date: 2009-01-29
Publication date: 2015-08-24
Also published as: DE102008000229A1; KR20090085522A

Abstract

본 발명은 차량용, 특히 엔진 차량의 서보 또는 파워 스티어링 시스템용 중첩 스티어링 시스템(superimposed steering system)(1)에 관한 것으로써, 제1 변속기 입력축(2) 및 동축성의 제2 변속기 입력축(3)을 구비하며 양측 변속기 입력축(2, 3)에서 발생하는 회전 각도를 차동 드라이브(5)의 변속기 출력축(6)으로 중첩시키기 위하여, 샤프트 드라이브(4)로서 형성된 차동 드라이브(5)를 포함하며, 이 차동 드라이브는 내치(circular spline)를 갖는 서포트 링(7)과 회전 고정식으로 결합되어 있으며, 제1 변속기 입력축(2)은 스티어링 핸들(steering handle)과 연동하는 스티어링 샤프트(steering shaft)(8)이며 제2 변속기 입력축(3)은 서보 모터(10)와 연동한다.

최소한의 베어링 공차로 간단하게 부착할 수 있는 중첩 스티어링 시스템을 제공하기 위하여, 서포트 링(7)과 기어박스 하우징(13) 사이에서 샤프트 드라이브(4)용 기어박스 하우징(13)의 축방향 단부(12)에 배치된 제1 레이디얼 베어링(11)은 제1 레이디얼 베어링(11)에 대해 축방향 간격(a)을 가지면서 배치된 서포트 링(7)용 제2 레이디얼 베어링(14)의 외경(D₂)과 같은 또는 더 큰 외경(D₁)을 갖는다.

Description

중첩 스티어링 시스템{SUPERIMPOSED STEERING SYSTEM }

본 발명은 청구항 1항의 전제부에 명시된 차량용, 특히 엔진 차량의 서보 또는 파워 스티어링 시스템용 중첩 스티어링 시스템에 관한 것이다.

중첩 스티어링 시스템은 이미 알려져 있으며 그 특징은, 필요 시 스티어링 핸들에서 운전자에 의해 선택된 조향각에 다른 회전각이 액추에이터를 통해 중첩될 수 있다는 것이다. 추가적인 회전각은 전자 제어 및/또는 조절 장치(ESP 컨트롤러)에 의해 제어되며 차량 주행 안정성 제고 또는 기타 목적에 사용된다. 이와 관련하여 예를 들어 독일 특허 DE 101 59 800 A1에는 유성 기어 드라이브로 공개되어 있거나 또는 미국 특허 US 6 938 724 B1에는 샤프트 드라이브(harmonic drive)로 공개된 차동 드라이브가 설명되어 있다.

중첩 기능을 갖는 서보 스티어링 시스템의 기어비는 스티어링 기어 및 차동 드라이브의 기어비로 이루어진다. 이 목적을 위해 차동 드라이브는 제1 변속기 입력축 및 제2 변속기 입력축을 포함하며 변속기 입력축에서 발생하는 회전각을 변속기 출력축으로 중첩시킨다.

제1 변속기 입력축은 스티어링 핸들과 연동 결합되어 있거나 또는 회전 고정 식으로 결합되어 있고, 제2 변속기 입력축은 서보 모터의 출력축과 회전 고정식으로 결합되거나 또는 연동 결합되어 있다. 변속기 출력축은 스티어링 기어와 결합되므로 차동 드라이브는 스티어링 핸들과 스티어링 기어 사이의 스티어링 샤프트에서 서보 모터와 연결된다. 바람직하게도 변속기 출력축은 샤프트 드라이브의 서포트 링(circular spline)과 결합되며, 알려진 샤프트 드라이브에서는 변속기 출력축 또는 서포트 링이 복수의 레이디얼 베어링을 통해 기어박스 하우징에서 지지된다. 기어박스 하우징 자체는 멀티피스로 형성되어 있으며, 이러한 중첩 스티어링 시스템의 부착이 복잡하고 샤프트 드라이브의 구성품이 공차를 갖도록 레이디얼 베어링의 외경이 선택되어 있다.

본 발명의 목적은 최소한의 베어링 공차로 간단하게 부착할 수 있는 중첩 스티어링 시스템을 제공하는 것이다.

이 목적은 청구항 1항의 특징을 포함하는 중첩 스티어링 시스템을 통해 달성된다.

샤프트 드라이브를 위한 기어박스 하우징의 축방향 단부에서 서포트 링과 기어박스 하우징 사이에 배치된 제1 레이디얼 베어링이, 제1 레이디얼 베어링에 대해 축방향 간격을 가지면서 배치된 제2 레이디얼 베어링과 같은 또는 더 큰 외경을 가짐으로써, 바람직하게도 샤프트 드라이브를 제1 레이디얼 베어링의 측에서 부착하는 것이 가능하며, 이로써 샤프트 드라이브의 간단한 부착 및 짧은 디자인이 가능하다.

바람직한 실시는 종속항에 설명된다.

바람직하게도 제1 레이디얼 베어링의 외경은 제2 레이디얼 베어링의 외경과 같거나 또는 최대 1.2배이다. 바람직하게도 샤프트 드라이브의 방사상 유연성 롤링 부시의 직경에 대한 제1 레이디얼 베어링의 내경의 비율은 1에서 2 사이이다. 제2 변속기 입력축의 지지를 위해 기어박스 하우징에 배치된 제3 레이디얼 베어링은 제1 및 제2 레이디얼 베어링보다 더 작은 또는 현저히 더 작은 외경을 가지며 제1 및 제2 레이디얼 베어링과 동일한 부착 방향에서 부착할 수 있다.
더욱 바람직하게, 제2 레이디얼 베어링의 외경에 대한 제1 레이디얼 베어링 외경의 비율이 최대 1.3:1 일 수 있다. 한편, 제2 레이디얼 베어링의 내경에 대한 제1 레이디얼 베어링의 내경의 비율이 0.8:1 내지 1:1 일 수 있다.

특히 바람직한 실시예에서는 서보 모터 및 그 전자 제어장치로의 윤활제 침입을 방지하기 위하여 샤프트 드라이브용 기어박스 하우징은 서보 모터의 하우징에 대해 밀봉된다. 이는 예를 들어 샤프트 드라이브와 서보 모터의 하우징 사이의 밀폐된 하우징 측벽을 통해 이루어질 수 있거나 그리고/또는 하우징 측벽에서 제2 변속기 입력축용의 밀폐된 또는 밀봉된 레이디얼 베어링을 통해 이루어질 수 있다. 이에는 예를 들어 레이디얼 샤프트 실(radial shaft seal) 또는 메카니컬 샤프트 실 또는 라비린스 실이 적합하다. 기어박스 하우징은 그리스와 달리 기어박스 하우징에서 마모의 발생을 억제하는 오일로 채워질 수 있다.

샤프트 드라이브에서 작은 외경을 갖는 레이디얼 베어링을 축방향으로 배치함으로써, 적어도 차동 드라이브를 단 하나의 부착 방향에서, 바람직하게는 기어박스 하우징에서 돌출되는 변속기 출력축의 샤프트 단부의 방향에서 부착하는 것이 가능하다. 바람직하게도 기어박스 하우징 그리고/또는 서보 모터의 하우징은 차량 또는 차체에 고정되게 배치된다. 중첩 스티어링 시스템은 전자 또는 유압식 파워 스티어링 시스템의 일부일 수 있다.

본 발명은 최소한의 베어링 공차로 간단하게 부착할 수 있는 중첩 스티어링 시스템을 제공하는 효과를 제공한다.

하기에서 본 발명은 실시예에 대한 첨부한 도면을 근거로 상세히 설명된다. 도면은 다음과 같다:

도 1은 본 발명에 따른 중첩 스티어링 시스템의 개략적 종단면도를 나타낸다.

도 1에는 액티브 스티어링(active steering)으로서 형성된 승용차용 중첩 스티어링 시스템(1)의 종단면도가 도시되어 있다. 중첩 스티어링 시스템은, 차체에 고정된 부품(20)에서 스위블 베어링(21)을 통해 그 엔드 실드(22)로 지지되는 전동 중공 샤프트 모터로서 형성된 서보 모터(10)를 포함한다. 스티어링 핸들(9)과 회전 고정식으로 결합된 스티어링 샤프트(8)는 중첩 스티어링 시스템(1)에 포함된 차동 드라이브(5)를 위한 제1 변속기 입력축을 형성한다. 도시된 실시예에서 차동 드라이브(5)는 샤프트 드라이브(4)로서 형성되어 있다. 샤프트 드라이브(4)는 제1 변속기 출력축(2)으로 전달되는 조향각을, 서보 모터(10)에 의해 제2 변속기 입력축(3)으로 전달된 회전각과 중첩시키는 기능을 한다. 제2 변속기 입력축(3)은 서보 모터(10)의 회전자 자석이 고정된 중공 샤프트(23)로서 실시된다. 중공 샤프트(23)은 편심 드라이브 코어(24)와 일체형으로 형성된다. 편심 드라이브 코어(24)의 타원형 둘레에 유연성 볼 베어링(25)이 감싸여 있다. 편심 드라이브 코어(24)는 그 축방향 진행을 통하여 탄성 강판 재질의 포트(pot) 형태의 방사상 유연성의 롤링 부시(15)에 맞물린다. 방사상 유연성의 롤링 부시(15)는 타원형 확장부의 작용 하에서 편심 드라이브 코어(24)에 의해 외치를 통하여 알려진 방식으로 서포트 링(7)의 내치에 맞물린다. 서포트 링(7)은 회전 고정식으로 차동 드라이브(5)의 변속기 출력축(6)과 결합되어 있다. 제1 변속기 입력축(2)과 변속기 출력축(6)은 스티어링 샤프트(8)를 형성한다. 서포트 링(7), 변속기 입력축(2, 3) 및 변속기 출력축(6)은 동 심성으로 배치되어 있다. 내치를 갖는 서포트 링(7)은 방사상 유연성의 롤링 부시(15)보다 더 많은 톱니 수를 가지며, 따라서 편심 드라이브 코어(24)의 회전당 제1 변속기 입력축(2)에 대해 상대적인 서포트 링(7) 및 이로써 변속기 출력축(6)의 회전이 톱니 수의 편차만큼 이루어진다. 제1 변속기 입력축(2) 및 방사상 유연성 롤링 부시(15)는 볼트 플랜지 결합부(26)를 통해 회전 고정식으로 서로 결합된다.

제1 레이디얼 베어링(11)은 차동 드라이브(6)의 기어박스 하우징(13)에서 서포트 링(7)을 지지하기 위해 축방향 단부에 제공된다. 제2 레이디얼 베어링(14)은 축방향 간격(a)을 가지면서 기어박스 하우징(13)의 하우징 측벽과 서포트 링(7) 사이에 배치된다. 제1 레이디얼 베어링(11)은 제2 레이디얼 베어링(14)의 외경(D₂)보다 약간 더 큰 외경(D₁)을 갖는다.

제3 레이디얼 베어링(16)은 더 작은 직경을 갖는데, 도시된 실시예에서는 제1 및 제2 레이디얼 베어링의 외경부다 현저히 더 작은 직경을 갖는다. 제3 휠 베어링(16)은 차동 드라이브(5)의 기어박스 하우징(13)에서 제2 변속기 입력축(3)을 지지하고 고정하는 기능을 한다. 따라서 차동 드라이브(5) 전체가 부착 방향(R)에서, 즉 변속기 출력축(6)의 하우징 측 단부(19)의 방향에서 부착된다. 차동 드라이브(5)의 기어박스 하우징(13)은 볼트 체결부(27)를 통해 서보 모터(10)의 하우징(17)과 둘레 전체에서 일체형으로 체결된다. 제3 레이디얼 베어링(16)은 밀폐된 레이디얼 베어링으로서 실시되며 하우징 측벽(18)은 축방향에서 차동 드라이브(5) 와 서보 모터(10) 사이에서 서보 모터(10) 방향으로 개구를 갖지 않으므로, 차동 드라이브(5)가 서보 모터(10)에 대해 밀봉되며 윤활제로서 샤프트 드라이브의 운전 소음을 저감시키는 오일을 사용하는 것이 가능하다.

[도면 부호의 설명]

1 중첩 스티어링 시스템

2 제1 변속기 입력축

3 제2 변속기 입력축

4 샤프트 드라이브

5 차동 드라이브

6 변속기 출력축

7 서포트 링

8 스티어링 샤프트

9 스티어링 핸들

10 서보 모터

11 제1 레이디얼 베어링

12 축방향 단부

13 기어박스 하우징

14 제2 레이디얼 베어링

15 방사상 유연성 롤링 부시

16 제3 레이디얼 베어링

17 10의 하우징

18 하우징 측벽

19 하우징 대응측 단부

20 차체 고정 부품

21 스위블 베어링

22 엔드 실드

23 중공 샤프트

24 편심 드라이브 코어

25 유연성 볼 베어링

26 볼트 플랜지

D₁ 외경

D₂ 외경

a 축방향 간격

R 부착 방향

D_L2 11의 내경

D_L1 15의 직경

D_L3 14의 내경

Claims

차량용 중첩 스티어링 시스템으로서, 제1 변속기 입력축(2) 및 동축성의 제2 변속기 입력축(3)을 구비하며 양측 변속기 입력축(2, 3)에서 발생하는 회전 각도를 차동 드라이브(5)의 변속기 출력축(6)으로 중첩시키기 위하여, 샤프트 드라이브(4)로서 형성된 차동 드라이브(5)를 포함하며, 이 차동 드라이브는 내치(circular spline)를 갖는 서포트 링(7)과 회전 고정식으로 결합되어 있으며, 제1 변속기 입력축(2)은 스티어링 핸들(9)과 연동하는 스티어링 샤프트(8)이며 제2 변속기 입력축(3)은 서보 모터(10)와 연동하는, 중첩 스티어링 시스템에 있어서,

서포트 링(7)과 기어박스 하우징(13) 사이에서 샤프트 드라이브(4)용 기어박스 하우징(13)의 축방향 단부(12)에 배치된 제1 레이디얼 베어링(11)이 제1 레이디얼 베어링(11)에 대해 축방향 간격(a)을 가지면서 배치된 서포트 링(7)용 제2 레이디얼 베어링(14)의 외경(D₂)과 같은 또는 더 큰 외경(D₁)을 가지며,

샤프트 드라이브(4)를 위한 기어박스 하우징(13)이 서보 모터(10)의 하우징(17)에 대해 밀봉되는 것을 특징으로 하는 중첩 스티어링 시스템.
제1항에 있어서, 제2 레이디얼 베어링(14)의 외경(D₂)에 대한 제1 레이디얼 베어링(11) 외경(D₁)의 비율(D₁:D₂)이 최대 1.3:1인 것을 특징으로 하는 중첩 스티어링 시스템.
제1항 또는 제2항에 있어서, 제2 레이디얼 베어링(14)의 내경(D_L3)에 대한 제1 레이디얼 베어링(11)의 내경(D_L2)의 비율(D_L2:D_L3)이 0.8:1 내지 1:1인 것을 특징으로 하는 중첩 스티어링 시스템.
제1항 또는 제2항에 있어서, 샤프트 드라이브(4)의 방사상 유연성 롤링 부시(15)의 직경(D_L1)에 대한 제1 레이디얼 베어링(11)의 내경(D_L2)의 비율이 1≤ D_L2/D_L1 ≤2인 것을 특징으로 하는 중첩 스티어링 시스템.
제1항 또는 제2항에 있어서, 제2 변속기 입력축(3)을 위한 제3 레이디얼 베어링(16)이 기어박스 하우징(13)에 배치되는 것을 특징으로 하는 중첩 스티어링 시스템.
삭제
제1항에 있어서, 서보 모터(10)에 대해 밀폐된 하우징 측벽(18)이 샤프트 드라이브(4)의 기어박스 하우징(13)을 밀봉하는 작용을 하는 것을 특징으로 하는 중첩 스티어링 시스템.
제1항에 있어서, 제2 변속기 입력축(3)을 위한 밀폐된 또는 밀봉된 레이디얼 베어링이 밀봉 작용을 하는 것을 특징으로 하는 중첩 스티어링 시스템.
제1항에 있어서, 레이디얼 샤프트 실 또는 메카니컬 실 또는 라비린스 실이 샤프트 드라이브(4)의 기어박스 하우징(13)을 밀봉하는 작용을 하는 것을 특징으로 하는 중첩 스티어링 시스템.
제1항 또는 제2항에 있어서, 기어박스 하우징(13)이 오일로 채워지는 것을 특징으로 하는 중첩 스티어링 시스템.
제1항 또는 제2항에 있어서, 최소한 제1, 제2 및 제3 레이디얼 베어링(11, 14, 16)이 하나의 부착 방향(R)에서 기어박스 하우징(13)으로 부착되는 것을 특징으로 하는 중첩 스티어링 시스템.
제11항에 있어서, 레이디얼 베어링(11, 14, 16)이 변속기 출력축(6)의 하우징 대응측 단부(19)의 방향에서 부착되는 것을 특징으로 하는 중첩 스티어링 시스템.
제1항 또는 제2항에 있어서, 기어박스 하우징(13)이 차체에 고정되는 것을 특징으로 하는 중첩 스티어링 시스템.
제1항 또는 제2항에 있어서, 중첩 스티어링 시스템(1)이 전자 또는 유압식 파워 스티어링 시스템의 일부인 것을 특징으로 하는 중첩 스티어링 시스템.
제1항 또는 제2항에 있어서, 스티어링 핸들(9)이 변속기 출력축(6)과 연동 결합되는 것을 특징으로 하는 중첩 스티어링 시스템.