KR102092303B1

KR102092303B1 - 랙 어시스트식 전동 조향장치

Info

Publication number: KR102092303B1
Application number: KR1020130135131A
Authority: KR
Inventors: 김한준
Original assignee: 현대모비스 주식회사
Priority date: 2013-11-08
Filing date: 2013-11-08
Publication date: 2020-03-24
Also published as: KR20150053342A

Abstract

랙 어시스트식 전동 조향장치에 관한 발명이 개시된다. 개시된 랙 어시스트식 전동 조향장치는, 랙하우징에 구비되어 구동력을 발생시키는 구동부와, 구동부에서 발생되는 동력을 랙바에 전달하는 동력전달부와, 동력전달부의 일측에 위치하며 랙하우징에 고정되어 랙바를 지지하는 제1지지부를 포함하는 것을 특징으로 한다.

Description

랙 어시스트식 전동 조향장치{RACK ASSIST TYPE MOTOR DRIVEN POWER STEERING}

본 발명은 랙 어시스트식 전동 조향장치에 관한 것으로, 보다 상세하게는 랙바를 견고하게 지지하여 랙바의 유동 및 휨을 방지하고, 조향성능을 확보할 수 있는 랙 어시스트식 전동 조향장치에 관한 것이다.

일반적으로 랙 어시스트식 전동 조향장치(Rack Assist Type Motor Driven Power Steering, R-MDPS)는 모터에 의해 구동력을 생성하는 구동부와, 구동토크를 벨트로 전달하고, 볼너트부의 회전운동으로 전환하여 랙바를 축이동시키는 동력전달부를 포함한다.

볼너트부는 랙바에 형성된 볼스크류와, 볼스크류를 감싸고 내경부에 그루브(Groove)를 형성한 볼너트와, 볼스크류와 볼너트 사이를 회전하는 볼과, 볼을 선회, 순환시키는 앤드캡으로 구성된다.

볼너트부의 조립 순차는 볼스크류를 형성한 랙바와 볼너트사이로 일정 수량의 볼을 삽입하고, 볼 삽입 완료후 양쪽 끝단의 앤드캡 장착부에 앤드캡을 삽입하여 이루어진다. 이에 더해, 조립된 볼너트의 이탈 방지를 위해 C-링(C-Ring)을 볼너트의 내경부에 형성된 그루브에 장착한다.

그러므로 조향 작동시 피니언축이 회전되면, 피니언과 기어로 맞물려있는 랙바가 축이동을 하고, 랙바의 축이동시 볼스크류부와 체결된 볼너트가 회전운동을 하게 된다.

볼너트의 회전으로 볼은 볼스크류와 볼너트의 그루브를 따라 이동하여 앤드캡으로 유입된 후, 앤드캡의 순환홀을 통해 반대방향으로 앤드캡을 빠져 나오게 된다. 즉, 앤드캡의 작용으로 볼은 이동 경로를 바꾸어 선회됨으로써 순환될 수 있게 된다.

본 발명의 배경기술은 대한민국 공개특허공보 제10-2012-0045598호(2012.05.09 공개, 발명의 명칭: 랙 어시스트식 전동 조향장치의 볼너트유닛)에 개시되어 있다.

종래의 랙 어시스트식 전동 조향장치는 랙바를 지지하는 부위가 랙바의 길이 중심 방향으로 몰리는 경우가 발생하여 랙바의 휨, 유동을 초래하고, 이에 따라 소음 발생, 마찰력의 불균형 등이 생기는 문제점이 있다.

따라서 이를 개선할 필요성이 요청된다.

본 발명은 상기와 같은 문제점을 개선하기 위해 창출된 것으로, 본 발명의 목적은 랙바를 안정적으로 지지하여 랙바의 내구성을 향상시키고, 소음 및 부품의 파손을 방지할 수 있는 랙 어시스트식 전동 조향장치를 제공하는 것이다.

본 발명에 따른 랙 어시스트식 전동 조향장치는: 랙하우징에 구비되어 구동력을 발생시키는 구동부; 상기 구동부에서 발생되는 동력을 랙바에 전달하는 동력전달부; 및 상기 동력전달부의 일측에 위치하며 상기 랙하우징에 고정되어 상기 랙바를 지지하는 제1지지부;를 포함하는 것을 특징으로 한다.

본 발명에서 상기 제1지지부는, 원통 형상이며 상기 랙바와 상기 랙하우징 사이에 개재되는 지지부바디; 및 상기 지지부바디를 관통하며 상기 랙바가 삽입되는 삽입홀부;를 포함하는 것을 특징으로 한다.

본 발명에서 상기 삽입홀부의 양단부는 곡면처리된 것을 특징으로 한다.

본 발명에서 상기 제1지지부는, 상기 랙바의 길이중심으로부터의 거리가 상기 랙바의 길이중심으로부터 상기 랙구동부까지의 거리보다 긴 것을 특징으로 한다.

본 발명에서 랙 어시스트식 전동 조향장치는 상기 랙바의 길이중심을 기준으로 상기 제1지지부와 반대편에 위치하여 상기 랙바를 지지하는 제2지지부를 더 포함하는 것을 특징으로 한다.

본 발명에서 상기 제2지지부는, 상기 랙하우징의 단부에 위치하는 것을 특징으로 한다.

본 발명에서 상기 제2지지부는, 상기 랙하우징의 단부에 끼움결합되는 제2지지고정부; 및 상기 제2지지고정부의 내측에 결합되며 상기 랙바와 이격되어 둘러싸도록 형성되는 패드부;를 포함하는 것을 특징으로 한다.

본 발명에 따른 랙 어시스트식 전동 조향장치는, 랙바를 안정적으로 지지하여 랙바의 굴절, 유동을 방지할 수 있으므로, 랙바의 휨에 따른 소음의 발생, 랙바의 마모 및 파손을 방지하는 효과가 있다.

또한, 본 발명은 제2지지부를 통하여 랙바의 유동을 제한하므로 요크지지부 등의 작동기준을 완화할 수 있는 효과가 있다.

도 1은 본 발명의 일 실시에에 따른 랙 어시스트식 전동 조향장치가 장착된 상태를 나타내는 정면도이다.
도 2는 도 1의 A 부분을 나타내는 단면도이다.
도 3은 본 발명의 일 실시예에 따른 제1지지부를 나타내는 사시도이다.
도 4는 본 발명의 일 실시예에 따른 제1지지부의 단면도를 나타내는 도면이다.
도 5는 도 1의 B 부분을 나타내는 도면이다.
도 6은 본 발명의 일 실시예에 따른 제2지지부의 단면도를 나타내는 도면이다.

이하, 첨부된 도면들을 참조하여 본 발명에 따른 랙 어시스트식 전동 조향장치의 일 실시예를 설명한다. 이러한 과정에서 도면에 도시된 선들의 두께나 구성요소의 크기 등은 설명의 명료성과 편의상 과장되게 도시되어 있을 수 있다.

또한, 후술되는 용어들은 본 발명에서의 기능을 고려하여 정의된 용어들로써, 이는 사용자, 운용자의 의도 또는 관례에 따라 달라질 수 있다. 그러므로 이러한 용어들에 대한 정의는 본 명세서 전반에 걸친 내용을 토대로 내려져야 할 것이다.

도 1은 본 발명의 일 실시에에 따른 랙 어시스트식 전동 조향장치를 나타내는 정면도이고, 도 2는 도 1의 A 부분을 나타내는 단면도이다.

도 1 및 도 2를 참조하면, 본 발명의 일 실시예에 따른 랙 어시스트식 전동 조향장치(1)는 구동부(100), 동력전달부(200) 및 제1지지부(300)를 포함한다.

구동부(100)는 랙하우징(10)에 구비되어 구동력을 발생시킨다. 본 실시예에서 구동부(100)는 전기모터를 포함하며, 제어부 등에 의하여 작동하여 회전력을 발생시킨다.

동력전달부(200)는 구동부(100)에서 발생되는 동력을 랙바(R)에 전달한다. 본 실시예에서 동력전달부(200)는 구동부(100)에 연결되어 동력을 전달하는 벨트(210)와, 외주면이 벨트(210)의 내주면과 접하여 벨트(210)에 의해 회전되는 풀리(230)와, 풀리(230)의 내주면에 끼움 결합되어 풀리(230)와 함께 회전되는 볼너트(250)와, 내주면에 볼너트(250)가 결합되고 외주면이 랙하우징(10)에 고정되어 랙바(R)와 함께 볼너트(250)를 지지하는 베어링(270)을 포함한다.

결국 구동부(100)에서 발생되는 힘은 벨트(210), 풀리(230)를 거쳐 볼너트(250)를 회전시키고, 볼너트(250)의 내측에 결합되는 랙바(R)를 직선 왕복 이동시킨다. 볼너트(250)와 랙바(R)의 결합방식과, 볼너트(250)의 회전동력이 랙바(R)를 왕복 이동시키는 내용은 통상의 기술자에게 자명한 내용이므로 자세한 내용은 생략한다.

도 3은 본 발명의 일 실시예에 따른 제1지지부를 나타내는 사시도이고, 도 4는 본 발명의 일 실시예에 따른 제1지지부의 단면도를 나타내는 도면이다.

도 2 내지 도 4를 참조하면, 제1지지부(300)는 동력전달부(200)의 일측에 위치하며 랙하우징(10)에 고정되어 랙바(R)를 지지한다. 본 실시예에서 제1지지부(300)는 지지부바디(310) 및 삽입홀부(330)를 포함한다.

지지부바디(310)는 원통 형상이며 랙바(R)와 랙하우징(10) 사이에 개재된다. 본 실시예에서 지지부바디(310)는 랙하우징(10)의 내측에 끼움 결합된다.

삽입홀부(330)는 지지부바디(310)를 관통하며 내측으로 랙바(R)가 삽입되며 제1지지부내주면(331)이 랙바(R)의 외주면에 접촉되는 방식으로 랙바(R)를 지지한다. 본 실시예에서 삽입홀부(330)의 양단부인 삽입홀단부(333)는 곡면처리 되어 랙바(R)와의 마찰에 의한 마모 및 파손을 방지한다.

본 실시예에서 제1지지부(300)는 랙바(R)의 길이중심(C)으로부터의 거리(d2)가 랙바(R)의 길이중심(C)으로부터 동력전달부(200)까지의 거리(d1)보다 길게 위치한다. 이에 따라 제1지지부(300)는 동일한 힘으로 랙바(R)를 지지하더라도 랙바(R)의 길이중심(C)으로부터의 거리가 멀기 때문에 회전모멘트 값을 크게 하여 랙바(R)를 지지할 수 있게 된다.

도 5는 도 1의 B 부분을 나타내는 도면이고, 도 6은 본 발명의 일 실시예에 따른 제2지지부의 단면도를 나타내는 도면이다.

도 1, 도 5 및 도 6을 참조하면, 본 실시예에서 랙 어시스트식 전동 조향장치(1)는 제2지지부(400)를 더 포함하여 제1지지부(300)와 함께 랙바(R)의 양측을 지지한다. 즉, 제2지지부(400)는 랙바(R)의 길이중심(C)을 기준으로 제1지지부(300)와 반대편(도 1 기준 좌측)에서 랙바(R)를 지지하여, 랙바(R)가 제1지지부(300) 또는 동력전달부(200)를 중심으로 회전되는 힘을 받을 때 랙바(R)의 유동, 벤딩을 방지한다.

제2지지부(400)는 요크지지부(30)와 함께 랙바(R)의 일측(도 1 기준 좌측)을 지지한다. 요크지지부(30)는 요크실린더(31)에 삽입되어 랙바(R)에 접하는 요크라이너(33)와, 요크스프링(37)에 의한 탄성력을 이용하여 요크라이너(33)를 지지하는 요크바디(35)와, 요크실린더(31)에 나사 결합되어 요크스프링(37)과 함께 요크라이너(33)를 지지하는 요크플러그(39)를 포함한다.

요크지지부(30)는 랙바(R)를 피니언 기어측으로 가압하여 유격을 방지하는 구성으로, 제2지지부(400)가 추가되는 경우 제2지지부(400)를 통하여 랙바(R)의 굴절 등을 방지할 수 있으므로 요크지지부(30)의 공차 조절 등의 관리가 용이해진다.

본 실시예에서 제2지지부(400)는 랙하우징(10)의 단부에 위치하여 랙바(R)의 길이중심(C)으로부터의 거리(d4)를 최대한 확보한다. 본 실시예에서 제2지지부(400)는 제2지지고정부(410) 및 패드부(430)를 포함한다.

제2지지고정부(410)는 금속 재질을 포함하여 이루어지며, 환형으로 형성되어 랙하우징단부(11) 내측에 끼움 결합된다.

패드부(430)는 제2지지고정부(410)의 내측에 결합되며 랙바(R)와 이격되어 둘러싸도록 형성된다. 본 실시예에서 패드부(430)는 합성 수지 재질을 포함하여 이루어지며, 랙바(R)가 휘어지거나 유동이 발생되는 경우 랙바(R)와 접촉하여 랙바(R)의 파손 또는 소음의 발생을 방지한다.

이하, 상기와 같이 구성된 본 발명의 일 실시예에 따른 랙 어시스트식 전동 조향장치(1)의 작동원리를 살펴보면 다음과 같다.

차량의 속도, 조향각 등을 기초로 하여 제어부에서 구동부(100)를 동작시킨다.

구동부(100)의 동작에 의하여 발생되는 회전력은 벨트(210), 풀리(230)를 거쳐 볼너트(250)에 전달되어 볼너트(250)를 회전시킨다. 볼너트(250)의 회전운동은 랙바(R)의 직선 왕복운동으로 전환된다.

랙바(R)의 이동을 허용하고 동시에 랙바(R)와 랙하우징(10) 사이로 이물질이 유입되는 것을 방지하기 위하여 랙하우징(10)의 양단부에는 벨로우즈(20)가 적용된다.

랙바(R)의 작동시 발생되는 힘, 차량의 주행 중 노면으로부터 전달되는 힘, 랙바(R)의 자중에 의한 힘이 랙바(R)에 작용한다.

랙바(R)가 받는 힘은 동력전달부(200) 및 요크지지부(30) 뿐만 아니라 제1지지부(300) 및 제2지지부(400)가 랙바(R)를 지지하는 힘에 의하여 상쇄된다.

특히 제1지지부(300) 및 제2지지부(400)는 각각 동력전달부(200) 및 요크지지부(30)에 비하여 랙바(R)의 길이중심(C)에서 먼 곳에 위치하므로 랙바(R)를 효율적으로 지지할 수 있게 된다.

본 발명은 도면에 도시되는 일 실시예를 참조로 하여 설명되었으나, 이는 예시적인 것에 불과하며, 당해 기술이 속하는 분야에서 통상의 지식을 가진 자라면 이로부터 다양한 변형 및 균등한 타 실시예가 가능하다는 점을 이해할 것이다.

따라서 본 발명의 진정한 기술적 보호범위는 아래의 특허청구범위에 의해서 정하여져야 할 것이다.

1: 랙 어시스트식 전동 조향장치 10: 랙하우징
11: 랙하우징단부 20: 벨로우즈
30: 요크지지부 31: 요크실린더
33: 요크라이너 35: 요크바디
37: 요크스프링 39: 요크플러그
100: 구동부 200: 동력전달부
210: 벨트 230: 풀리
250: 볼너트 270: 베어링
300: 제1지지부 310: 지지부바디
330: 삽입홀부 331: 제1지지부내주면
333: 삽입홀단부 400: 제2지지부
410: 제2지지고정부 430: 패드부
R: 랙바 C: 길이중심

Claims

랙하우징에 구비되어 구동력을 발생시키는 구동부;
상기 구동부에서 발생되는 동력을 랙바에 전달하는 동력전달부; 및
상기 동력전달부의 일측에 위치하며 상기 랙하우징에 고정되어 상기 랙바를 지지하는 제1지지부;를 포함하고,
상기 랙바의 길이중심을 기준으로 상기 제1지지부와 반대편에 위치하고, 상기 랙바를 일측으로 가압하여 유격을 방지하는 요크지지부를 포함하고,
상기 랙바의 길이중심을 기준으로 상기 제1지지부와 반대편에 위치하여 상기 요크지지부와 함께 상기 랙바를 지지하는 제2지지부;를 포함하고,
상기 제2지지부는, 상기 랙하우징의 단부에 위치하고,
상기 제2지지부는,
상기 랙하우징의 단부에 끼움결합되는 제2지지고정부; 및
상기 제2지지고정부의 내측에 결합되며 상기 랙바와 이격되어 둘러싸도록 형성되는 패드부;를 포함하는 것을 특징으로 하는 랙 어시스트식 전동 조향장치.
제 1항에 있어서,
상기 제1지지부는,
원통 형상이며 상기 랙바와 상기 랙하우징 사이에 개재되는 지지부바디; 및
상기 지지부바디를 관통하며 상기 랙바가 삽입되는 삽입홀부;
를 포함하는 것을 특징으로 하는 랙 어시스트식 전동 조향장치.
제 2항에 있어서,
상기 삽입홀부의 양단부는 곡면처리된 것을 특징으로 하는 랙 어시스트식 전동 조향장치.
제 3항에 있어서,
상기 제1지지부는,
상기 랙바의 길이중심으로부터의 거리가 상기 랙바의 길이중심으로부터 상기 구동부까지의 거리보다 긴 것을 특징으로 하는 랙 어시스트식 전동 조향장치.
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