KR102104456B1 - 전동식 동력 보조 조향장치 - Google Patents

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Abstract

본 실시예들은 전동식 동력 보조 조향장치에 관한 것으로, 본 실시예들에 의하면, 토크센서로부터 입력된 신호값과 기설정된 데이터를 비교하여 구동모터로 신호값을 송출하는 전자제어장치, 구동모터에 의해 작동되는 감속기어에 결합되는 출력축, 출력축과 결합되어 연동되어 회전하며 외주면에 외주스크류홈이 형성되어 있는 볼스크류, 볼을 매개로 볼스크류와 결합되어 축방향으로 슬라이딩되도록 내주면에는 외주스크류홈과 대응되는 내주스크류홈이 형성되어 있고 외주면에는 기어치가 형성되어 있는 볼너트, 외주면 일측에 볼너트와 치물림되는 기어치가 구비되어 볼너트의 슬라이딩시 회전하면서 피트먼암을 작동시켜 차륜을 조향하는 섹터샤프트를 포함하는 전동식 동력 보조 조향장치가 제공될 수 있다.

Description

전동식 동력 보조 조향장치{Electric Power Steering Apparatus for Vehicle}
본 실시예들은 전동식 동력 보조 조향장치에 관한 것으로, 보다 상세하게는 승용차에 비하여 상대적으로 큰 조향력이 필요한 트럭이나 버스의 경우에도 운전자의 조향의지와 무관하게 자동차를 제어하는 자동 주차, 차선유지, 노면상태에 따른 주행보조, 자율주행제어 등의 부가기능을 사용할 수 있게 되어 운전자의 편의성을 높일 수 있는 전동식 동력 보조 조향장치에 관한 것이다.
일반적으로 자동차의 조향장치는 자동차의 진행 방향을 운전자의 의지대로 변경할 수 있도록 하기 위한 장치로서 자동차의 앞바퀴가 선회하는 회전 중심을 임의로 변경하여 운전자가 원하는 방향으로 자동차를 진행시킬 수 있도록 보조하는 장치이다.
한편, 동력 보조 조향장치는 운전자가 자동차의 조향 휠(Steering Wheel)을 조작할 경우에 배력 장치를 이용하여 운전자의 조향 휠 조작력을 보조하여 줌으로써 보다 작은 힘으로 용이하게 차량의 진행 방향을 변경할 수 있도록 하는 장치이다.
이와 같은 동력 보조 조향장치는 전동식 동력 보조 조향장치(EPS: Electronic Power Steering Apparatus)와 유압식 동력 보조 조향장치(HPS: Hydraulic Power Steering Apparatus)로 크게 구분된다.
유압식 동력 보조 조향장치는 엔진의 회전축에 연결된 유압펌프가 작동유를 랙바(Rack Bar)와 연결되어 있는 작동 실린더로 공급하면, 작동유를 공급받은 작동 실린더의 피스톤이 움직임으로써 조향 조작력을 보조하게 되어 운전자로 하여금 작은 힘으로 조향 조작을 할 수 있도록 하는 조향장치이다.
반면, 전동식 동력 보조 조향장치는 유압펌프와 작동 실린더 대신에 모터를 구비하고 있어서 모터의 힘으로 조향휠의 조작력을 보조해 주는 조향장치이다.
그런데, 승용차에 비하여 상대적으로 큰 조향력이 필요한 트럭이나 버스의 경우에는 고출력이 필요한 이유로 유압식 동력 보조 조향장치를 이용하였는데, 유압식 동력 보조 조향장치에는 전자제어장치가 구비되어 있지 않아 전자제어장치를 이용한 자동 주차, 차선유지, 자율 주행 등의 기능을 사용할 수 없는 문제점이 있었다.
따라서, 승용차에 비하여 상대적으로 큰 조향력이 필요한 트럭이나 버스의 경우에도 전자제어장치를 이용한 자동 주차, 차선유지, 자율 주행 등을 가능하게 하기 위한 필요성이 대두되고 있다.
이에 본 실시예들은 전술한 배경에서 안출된 것으로, 승용차에 비하여 상대적으로 큰 조향력이 필요한 트럭이나 버스의 경우에도 운전자의 조향의지와 무관하게 자동차를 제어하는 자동 주차, 차선유지, 노면상태에 따른 주행보조, 자율주행제어 등의 부가기능을 사용할 수 있게 되어 운전자의 편의성을 높일 수 있는 전동식 동력 보조 조향장치를 제공하는 데 그 목적이 있다.
또한, 본 실시예들의 목적은 여기에 제한되지 않으며, 언급되지 않은 또 다른 목적들은 아래의 기재로부터 통상의 기술자에게 명확하게 이해될 수 있을 것이다.
본 실시예들에 의하면, 조향휠 조작시 발생되는 조향토크를 감지하는 토크센서로부터 입력된 신호값과 기설정된 데이터를 비교하여 구동모터로 신호값을 송출하는 전자제어장치, 전자제어장치로부터 수신된 신호값에 따라 구동력이 정해지는 구동모터와 구동모터에 의해 작동되는 감속기어에 결합되는 출력축, 출력축과 결합되어 연동되어 회전하며 외주면에 외주스크류홈이 형성되어 있는 볼스크류, 볼을 매개로 볼스크류와 결합되어 축방향으로 슬라이딩되도록 내주면에는 외주스크류홈과 대응되는 내주스크류홈이 형성되어 있고 외주면에는 기어치가 형성되어 있는 볼너트, 외주면 일측에 볼너트와 치물림되는 기어치가 구비되어 볼너트의 슬라이딩시 회전하면서 피트먼암을 작동시켜 차륜을 조향하는 섹터샤프트를 포함하는 전동식 동력 보조 조향장치가 제공될 수 있다.
이와 같은 본 실시예들에 의하면, 승용차에 비하여 상대적으로 큰 조향력이 필요한 트럭이나 버스의 경우에도 운전자의 조향의지와 무관하게 자동차를 제어하는 자동 주차, 차선유지, 자율주행제어 등의 부가기능을 사용할 수 있게 되어 운전자의 편의성을 높일 수 있는 효과가 있다.
도 1은 본 실시예들에 의한 전동식 동력 보조 조향장치를 개략적으로 나타내는 구성도,
도 2는 본 실시예들에 의한 전동식 동력 보조 조향장치 중 일부를 나타내는 사시도,
도 3 은 본 실시예들에 의한 전동식 동력 보조 조향장치 중 일부를 나타내는 단면도,
도 4와 도 5는 도 3의 일부를 확대한 확대도,
도 6은 본 실시예들에 의한 전동식 동력 보조 조향장치 중 일부를 나타내는 사시도,
도 7은 본 실시예들에 의한 전동식 동력 보조 조향장치 중 일부를 나타내는 참고도,
도 8은 본 실시예들에 의한 전동식 동력 보조 조향장치 중 일부를 나타내는 사시도,
도 9는 본 실시예들에 의한 전동식 동력 보조 조향장치 중 일부를 나타내는 단면도,
도 10은 본 실시예들에 의한 전동식 동력 보조 조향장치 중 일부를 나타내는 참고도이다.
이하, 본 실시예들의 일부 실시예들을 예시적인 도면을 통해 상세히 설명한다. 각 도면의 구성요소들에 참조부호를 부가함에 있어서, 동일한 구성요소들에 대해서는 비록 다른 도면상에 표시되더라도 가능한 한 동일한 부호를 가지도록 하고 있음에 유의해야 한다. 또한, 본 실시예들을 설명함에 있어서, 관련된 공지 구성 또는 기능에 대한 구체적인 설명이 본 실시예들의 요지를 흐릴 수 있다고 판단되는 경우에는 그 상세한 설명은 생략한다.
또한, 본 실시예들의 구성 요소를 설명하는데 있어서, 제1, 제2, A, B, (a), (b) 등의 용어를 사용할 수 있다. 이러한 용어는 그 구성요소를 다른 구성요소와 구별하기 위한 것일 뿐, 그 용어에 의해 해당 구성 요소의 본질이나 차례 또는 순서 등이 한정되지 않는다. 어떤 구성요소가 다른 구성요소에 "연결", "결합" 또는 "접속"된다고 기재된 경우, 그 구성요소는 그 다른 구성요소에 직접적으로 연결되거나 또는 접속될 수 있지만, 각 구성요소 사이에 또 다른 구성요소가 "연결", "결합" 또는 "접속"될 수도 있다고 이해되어야 할 것이다.
도 1은 본 실시예들에 의한 전동식 동력 보조 조향장치를 개략적으로 나타내는 구성도, 도 2는 본 실시예들에 의한 전동식 동력 보조 조향장치 중 일부를 나타내는 사시도, 도 3 은 본 실시예들에 의한 전동식 동력 보조 조향장치 중 일부를 나타내는 단면도, 도 4와 도 5는 도 3의 일부를 확대한 확대도, 도 6은 본 실시예들에 의한 전동식 동력 보조 조향장치 중 일부를 나타내는 사시도, 도 7은 본 실시예들에 의한 전동식 동력 보조 조향장치 중 일부를 나타내는 참고도, 도 8은 본 실시예들에 의한 전동식 동력 보조 조향장치 중 일부를 나타내는 사시도, 도 9는 본 실시예들에 의한 전동식 동력 보조 조향장치 중 일부를 나타내는 단면도, 도 10은 본 실시예들에 의한 전동식 동력 보조 조향장치 중 일부를 나타내는 참고도이다.
본 실시예들에 의한 전동식 동력 보조 조향장치는, 조향휠(101) 조작시 발생되는 조향토크를 감지하는 토크센서(107)로부터 입력된 신호값과 기설정된 데이터를 비교하여 구동모터(120)로 신호값을 송출하는 전자제어장치(110), 전자제어장치(110)로부터 수신된 신호값에 따라 구동력이 정해지는 구동모터(120)와 구동모터(120)에 의해 작동되는 감속기어(130)에 결합되는 출력축(303), 출력축(303)과 결합되어 연동되어 회전하며 외주면에 외주스크류홈(325)이 형성되어 있는 볼스크류(320), 볼을 매개로 볼스크류(320)와 결합되어 축방향으로 슬라이딩되도록 내주면에는 외주스크류홈(325)과 대응되는 내주스크류홈(335)이 형성되어 있고 외주면에는 기어치(331a)가 형성되어 있는 볼너트(330), 외주면 일측에 볼너트(330)와 치물림되는 기어치(311a)가 구비되어 볼너트(330)의 슬라이딩시 회전하면서 피트먼암(135)을 작동시켜 차륜(119L, 119R)을 조향하는 섹터샤프트(311)를 포함한다.
이러한 본 실시예들에 의한 전동식 동력 보조 조향장치는, 조향휠(101)과 연결된 조향축(103)에 앵글센서(105)와 토크센서(107)가 구비되고, 운전자의 조향휠(101) 조작시 이를 감지하는 앵글센서(105)와 토크센서(107)가 전기 신호를 전자제어장치(110)로 송출하고 전자제어장치(110)가 구동모터(120)로 작동 신호값을 송출하게 되어 있다.
전자제어장치(110)는 앵글센서(105)와 토크센서(107)로부터 입력된 전기 신호값과 기타 자동차에 장착된 여러 센서들로부터 수신된 전기 신호값들을 기초로 구동모터(120)의 작동 전류값을 제어하게 된다.
다만, 본 실시예들에서의 도면에는 설명의 편의를 위해 앵글센서(105)와 토크센서(107), 차속센서(104), 차륜회전각센서(106)가 구비되는 것으로 간략히 도시하였으나, 조향 정보를 전자제어장치(110)로 송부하기 위한 모터 포지션센서와 각종 레이더, 라이더, 카메라 화상센서 등이 구비될 수 있으며 이들 각종 센서들에 대한 자세한 설명은 생략하기로 한다.
전자제어장치(110)로부터 수신된 신호값에 따라 구동력이 정해지는 구동모터(120)는 감속기어(130)와 출력축(303), 볼스크류(320), 볼너트(330) 등을 통해 섹터샤프트(311)와 연결된 피트먼암(135)을 작동시켜 피트먼암(135)과 연결된 링크(111)가 양측 차륜(119L,119R)과 연결된 링크들(115, 117)을 통해 양측 차륜(119L,119R)의 조향을 수행하게 되어 있다.
출력축(303)의 상측단은 조향축(103)과 연결되는 입력축(301)과 결합되며 구동모터(120)와 연결된 감속기어(130)에 의해 회전하게 되는데, 여기서 입력축(301)은 조향축(103)과 연결되거나 조향축(103)으로 대체될 수 있다.
즉, 자동차의 엔진룸 레이아웃에 따라서 조향축(103)이 일체로 구비되는 경우에는 조향축(103) 자체가 입력축(301)이 되며, 조향축(103)이 유니버설 조인트 등으로 꺾이면서 둘 이상이 구비되는 경우에는 조향축(103)이 입력축(301)과 연결될 수 있음을 밝혀둔다.
그리고, 입력축(301)과 출력축(303)은 중공으로 형성되어 내측 공간에 토션바(305)가 결합되며, 입력축(301)의 외주측에는 운전자의 조향휠 조작시 발생되는 조향토크를 감지하는 토크센서(107)가 구비된다.
출력축(303)의 하측단과 결합되어 출력축(303)과 연동되어 회전하는 볼스크류(320)는 외주면에 외주스크류홈(325)이 형성되어 있고, 볼을 매개로 볼스크류(320)와 결합되는 볼너트(330)는 내주면에 볼스크류(320)의 외주스크류홈(325)과 대응되는 내주스크류홈(335)이 형성되어 있어서, 볼스크류(320)의 회전시 축방향으로 슬라이딩이 이루어진다.
또한, 볼너트(330)의 외주면에는 기어치(331a)가 형성되어 있어서 이와 치물림되는 기어치(311a)가 외주면 일측에 형성된 섹터샤프트(311)를 회전시키게 된다.
따라서, 섹터샤프트(311)는 볼너트(330) 축방향으로 슬라이딩할 때 회전하면서 피트먼암(135)을 작동시켜 양측 차륜(119L, 119R)을 조향하게 되어 있다.
구동모터(120)의 구동력으로 출력축(303)을 회전시키는 감속기어(130)는, 구동모터(120)와 결합되어 연동하여 회전하며 외주면에 기어치가 형성되어 있는 제1기어부재(125), 중앙부에 출력축(303)이 결합되는 결합홀이 구비되어 있는 원판형상으로 외주면에 제1기어부재(125)와 치물림되는 기어치가 형성되어 구동모터(120)와 제1기어부재(125)의 회전시 출력축(303)을 회전시키는 제2기어부재(127)를 포함한다.
제1기어부재(125)는 구동모터(120)의 축과 연결되어 연동되어 회전하면서 제2기어부재(127)를 회전시키게 되는데, 여기서 제1기어부재(125)와 제2기어부재(127)는 웜-웜휠 기어나 베벨기어 등이 적용될 수 있으며, 본 실시예들에서는 웜-웜휠 기어를 일례로 도시하였다.
그리고, 볼스크류(320)의 상측단에는 하우징(309)의 상단 내주면에 지지되어 볼스크류(320)의 회전과 축방향 하중을 지지하는 제1회전지지부재(340A)가 구비될 수 있으며, 하우징(309)의 상단에는 경방향 내측으로 돌출된 연장부(309a)가 형성되어 볼스크류(320)가 상하 슬라이딩 가능하게 관통 결합되고 제1회전지지부재(340A)의 상측면은 연장부(309a)의 하측면에 지지되며 결합된다.
여기서, 제1회전지지부재(340A)는 볼스크류(320)의 회전에 의한 경방향 하중과 함께 볼너트(330)의 슬라이딩에 의한 축방향의 하중을 지지하기 위한 것으로, 볼스크류(320)의 축방향과 수직인 방향을 회전축으로 하는 원통형의 롤러(347)가 삽입되어 지지되는 지지홀(346)이 구비되어 있는 내측부재(343), 내측부재(343)의 상측과 하측에 각각 결합되며 내측면이 롤러(347)에 지지되는 한쌍의 외측부재(341a, 341b)를 포함한다.
여기서, 볼스크류(320)와 볼너트(330) 등이 내장되는 하우징(309)의 상측은 구동모터(120)와 제1기어부재(125), 제2기어부재(127) 등이 내장되는 상부하우징(307)과 고정부재(200)로 결합되고, 상부하우징(307)의 상측은 탑커버(308)가 결합된다.
내측부재(343)는 환형으로 형성되며 복수개의 롤러(347)가 방사상으로 배치되어 축방향으로 지지되며 회전되도록 복수개의 지지홀(346)이 원주방향으로 이격 배치되어 있다.
또한, 볼스크류(320)의 상측단 외주면에는 제1회전지지부재(340A)를 축방향으로 지지하는 제1스크류결합부재(363a)가 구비되어 있다.
그리고, 볼스크류(320)의 상측단 외주면에는 상측단턱부(321)가 형성되어 있고 제1스크류결합부재(363a)의 하측단이 상측단턱부(321)에 지지되며 결합되도록 되어 있다.
따라서, 도 4에 도시된 바와 같이 제1회전지지부재(340A)는 상부에 있는 외측부재(341a)가 하우징(309)의 상단 내주면에 지지되고 하부에 있는 외측부재(341b)는 제1스크류결합부재(363a)의 상측단에 지지되며 볼스크류(320)의 회전에 의한 경방향 하중과 함께 볼너트의 슬라이딩에 의한 축방향의 하중을 지지하게 된다.
또한, 볼스크류(320)의 하측단에는 볼스크류(320)의 회전과 축방향 하중을 지지하는 제2회전지지부재(340B)가 구비될 수 있다.
여기서, 제2회전지지부재(340B)는 볼스크류(320)의 회전에 의한 경방향 하중과 함께 볼너트(330)의 슬라이딩에 의한 축방향의 하중을 지지하기 위한 것으로, 볼스크류(320)의 축방향과 수직인 방향을 회전축으로 하는 원통형의 롤러(347)가 삽입되어 지지되는 지지홀(346)이 구비되어 있는 내측부재(343), 내측부재(343)의 상측과 하측에 각각 결합되며 내측면이 롤러(347)에 지지되는 한쌍의 외측부재(341a, 341b)를 포함한다.
내측부재(343)는 환형으로 형성되며 복수개의 롤러(347)가 방사상으로 배치되어 축방향으로 지지되며 회전되도록 복수개의 지지홀(346)이 원주방향으로 이격 배치되어 있다.
또한, 볼스크류(320)의 하측단 외주면에는 제2회전지지부재(340B)를 축방향으로 지지하는 제2스크류결합부재(363b)가 구비되어 있다.
그리고, 볼스크류(320)의 하측단 외주면에는 하측단턱부(323)가 형성되어 있고 제2스크류결합부재(363b)의 상측단이 하측단턱부(323)에 지지되며 결합되도록 되어 있다.
따라서, 도 5에 도시된 바와 같이 제2회전지지부재(340B)는 상부에 있는 외측부재(341b)는 제2스크류결합부재(363b)의 하측단에 지지되고 하부에 있는 외측부재(341a)가 하우징(309)의 하단 내주면에 결합되는 축방향지지부재(360)에 지지되어 볼스크류(320)의 회전에 의한 경방향 하중과 함께 볼너트(330)의 슬라이딩에 의한 축방향의 하중을 지지하게 된다.
또한, 하우징(309)의 하측단부 내주면에는 제2회전지지부재(340B)를 축방향으로 지지하는 축방향지지부재(360)가 결합되어 제2회전지지부재(340B)를 축방향으로 지지함으로써 볼스크류(320)의 상측단에 결합되어 있는 제1회전지지부재(340A)에도 축방향의 지지력이 가해지도록 되어 있다.
따라서, 제1회전지지부재(340A)와 제2회전지지부재(340B)가 볼스크류(320)나 하우징(309)과의 유격에 의한 헛돎이나 노이즈가 발생되는 것을 방지하게 되고, 섹터샤프트(311)를 통해 볼스크류(320)로 역입력되는 충격하중에 의해 축방향의 하중을 흡수하게 된다.
여기서, 축방향지지부재(360)는, 외주면에서 축방향으로 돌출되되 원주방향으로 갈수록 돌출량이 커지게 형성되는 제1지지단부(365b)가 구비되며, 하우징(309)의 하측단부 내주면에 삽입되어 제2회전지지부재(340B)를 축방향으로 지지하는 제1지지부재(360b), 제1지지단부(365b)와 대응되는 형상으로 돌출되어 제1지지단부(365b)와 맞물리는 제2지지단부(365a)가 구비되며, 하우징(309)의 하측단부 내주면에 결합되는 제2지지부재(360a), 제1지지부재(360b)와 제2지지부재(360a)의 사이에서 일측단은 제1지지부재(360b)에 결합되고 타측단은 제2지지부재(360a)에 결합되어 원주방향으로 탄성력을 발생시키는 탄성부재(370)를 포함한다.
따라서, 탄성부재(370)의 원주방향 탄성력에 의해 제1지지단부(365b)가 제2지지단부(365a)를 따라서 회전하며 제1지지부재(360b)가 축방향의 유동이 가능하게 된다.
즉, 제2지지부재(360a)는 하우징(309)에 압입 또는 나사결합되어 고정되며 제1지지부재(360b)는 탄성압축된 탄성부재(370)를 매개로 제2지지부재(360a)에 결합된 상태로 하우징(309)의 하측단부 내주면에 유동가능하게 삽입된다.
그리고, 제2지지부재(360a)를 하우징(309)에 위치 고정하게 되면, 탄성부재(370)의 탄성 복원력에 의해 제1지지부재(360b)에 회전력이 전가되고, 원주방향의 경사면을 이루는 제1지지단부(365b)의 경사면(369b)가 제2지지단부(365a)의 경사면(369a)을 따라서 제1지지부재(360b)가 회전하고 축방향으로 유동하면서 제2회전지지부재(340B)를 가압하게 된다.
여기서, 제2지지부재(360a)는 하우징(309)에 압입되거나 나사결합 될 수 있지만, 본 실시예들에서는 제2지지부재(360a)에 나사부(364)가 형성되어 하우징(309)의 나사부(366)에 나사결합되는 것을 일례로 도시하였다.
또한, 제1지지부재(360b)의 상측면과 볼스크류(320)의 끝단 사이에는 간극이 구비되어 있어서, 축방향지지부재(360)가 상측으로 가압할 때 볼스크류(320)의 회전을 방해하지 않으면서 제2회전지지부재(340B)와 제2스크류결합부재(363b)를 매개로 볼스크류(320)를 축방향 상측으로 가압할 수 있게 되어 있다.
따라서, 축방향지지부재(360)가 상측으로 가압하면서 볼너트(330)와 볼스크류(320) 사이의 유격을 보상하면서 제1회전지지부재(340A)와 제2회전지지부재(340B)의 축방향 지지력이 증대되면서 헛돎을 방지할 수 있게 된다.
제1지지부재(360b)와 제2지지부재(360a)는 탄성부재(370)가 원주방향으로 탄성압축된 상태로 조립되며 이때 제1지지단부(365b)와 제2지지단부(365a)의 위치는 각각의 멈춤단부(367b, 367a)가 맞닿은 상태로 조립되며, 제2지지부재(360a)는 제2지지부재(360a)의 멈춤단부(367a)가 제1지지부재(360b)의 멈춤단부(367b)를 누르는 방향으로 나사조립된다.
그리고 탄성부재(370)가 이탈되지 않고 원주방향으로 탄성변형이 가능하도록 제1지지부재(360b)와 제2지지부재(360a)가 축방향으로 대향되는 내측면에는 각각 제1걸림홈(362b)과 제2걸림홈(362a)이 구비되어 있어서, 탄성부재(370)의 일측단(371b)은 제1걸림홈(362b)에 압입결합되고 탄성부재(370)의 타측단(371a)은 제2걸림홈(362a)에 압입결합된다.
이렇게 탄성부재(370)의 걸림구조가 가능하도록 제1지지부재(360b)와 제2지지부재(360a)에는 각각 돌출된 고정부(361b, 361a)가 구비되고 각각의 고정부(361b, 361a)에 걸림홈(361b, 361a)이 형성될 수 있다.
이러한 본실시예들에 의한 전동식 동력 보조 조향장치는, 운전자의 조향휠(101) 조작시 이를 감지하는 앵글센서(105)와 토크센서(107)가 전기 신호를 전자제어장치(110)로 송출하고 전자제어장치가 구동모터(120)로 작동신호를 송출하게 되어 있다.
전자제어장치(110)는 앵글센서(105)와 토크센서(107)로부터 수신된 전기 신호 외에 차속센서(104), 차륜회전각센서(106) 등으로부터 전송된 각종 전기 신호들과 기설정된 데이터를 비교하여 구동모터(120)로 송출하는 전류값을 제어하게 된다.
그리고, 구동모터(120)의 오류시 조향불능이 되는 것을 방지하기 위해 구동모터(120)는 제1구동모터(120a)와 제2구동모터(120b)를 포함할 수 있다.
이 경우 도 8과 도 9에 도시된 바와 같이 제1구동모터(120a)와 제2구동모터(120b)는 제2기어부재(127)의 일측과 타측에 각각 배치되며, 제1구동모터(120a)와 제2구동모터(120b)에 각각 하나씩의 제1기어부재(125a, 125b)가 결합되어, 제2기어부재(127)의 일측과 타측에 두개의 제1기어부재(125a, 125b)가 결합된다.
즉, 도 9에 도시된 바와 같이, 제1구동모터(120a)에 제1기어부재(125a)가 결합되고 제2구동모터(120b)에도 또 하나의 제1기어부재(125b)가 결합되어 제2기어부재(127)의 양측 외주면 방향의 기어치에 결합될 수 있다.
따라서, 출력축(303)을 회전시키는 제2기어부재(127)는 제1구동모터(120a)와 제2구동모터(120b) 양측으로부터 구동력을 전달받을 수 있게 되며, 제1구동모터(120a)와 제2구동모터(120b) 중 어느 하나에 작동불능이 발생되더라도 구동력을 발생시킬 수 있게 된다.
전자제어장치(110)는 앵글센서(105)와 토크센서(107)로부터 수신된 전기 신호와 자동차에 장착된 차속센서(104), 차륜회전각센서(106) 등으로부터 전송된 전기 신호들을 기초로 제1구동모터(120a)와 제2구동모터(120b)를 동시에 제어하게 된다.
이 경우에 제1구동모터(120a)의 작동상태를 감지하는 제1전류센서(108a)와 제1회전각센서(109a) 등이 구비된 제1모터센서부(112a)와, 제2구동모터(120b)의 작동상태를 감지하는 제2전류센서(108b)와 제2회전각센서(109b) 등이 구비된 제2모터센서부(112b)가 구비되어 어느 한쪽의 모터가 작동불능이 되거나 보다 큰 조향력이 필요한 경우에는 다른 한쪽의 모터에 보다 높은 출력을 발생시킬 수 있게 된다.
즉, 전자제어장치(110)는 제1구동모터(120a)의 작동전류값을 감지하는 제1전류센서(108a)로부터 수신되는 신호값과, 제2구동모터(120b)의 작동전류값을 감지하는 제2전류센서(108b)로부터 수신되는 신호값을 비교하여 제1구동모터(120a)와 제2구동모터(120b) 각각으로 송출하는 신호값을 제어할 수 있다.
따라서, 전자제어장치(110)에서 제1구동모터(120a)로 송출한 전류값이 제1전류센서(108a)에서 감지된 전류값과 다르거나, 전자제어장치(110)에서 제2구동모터(120b)로 송출한 전류값이 제2전류센서(108b)에서 감지된 전류값과 다른 경우에는 제1구동모터(120a) 또는 제2구동모터(120b)의 작동을 비정상으로 판단하게 된다.
그리고, 제1구동모터(120a)가 비정상으로 판단되면 이에 따라서 제2구동모터(120b)로 송출하는 전류값을 증감시키게 된다.
또한, 전자제어장치(110)는 제1구동모터(120a)의 회전각을 감지하는 제1회전각센서(109a)로부터 수신되는 신호값과, 제2구동모터(120b)의 회전각을 감지하는 제2회전각센서(109b)로부터 수신되는 신호값을 비교하여 제1구동모터(120a)와 제2구동모터(120b) 각각으로 송출하는 신호값을 제어할 수도 있다.
따라서, 전자제어장치(110)에서 제1구동모터(120a)로 송출한 전류값에 해당되는 모터의 회전각보다 큰 신호값이 제1회전각센서(109a)에서 감지되면 제2구동모터(120b)로 송출하는 전류값을 감소시키며, 이와 동일한 제어방법으로 제2회전각센서(109b)로부터 수신되는 신호값을 비교하여 제2구동모터(120b)가 비정상으로 판단되면 제1구동모터(120a)로 송출하는 전류값을 증대시키게 된다.
따라서, 전자제어장치(110)에서 제1구동모터(120a)로 송출한 전류값이 제1전류센서(108a)에서 감지된 전류값과 다르거나, 전자제어장치(110)에서 제1구동모터(120a)로 송출한 전류값에 해당되는 모터의 회전각이 제1회전각센서(109a)에서 감지된 회전각과 다른 경우에는 제1구동모터(120a)의 작동을 비정상으로 판단하게 된다.
또한, 전자제어장치(110)에서 제2구동모터(120b)로 송출한 전류값이 제2전류센서(108b)에서 감지된 전류값과 다르거나, 전자제어장치(110)에서 제2구동모터(120b)로 송출한 전류값에 해당되는 모터의 회전각이 제2회전각센서(109b)에서 감지된 회전각과 다른 경우에는 제2구동모터(120b)의 작동을 비정상으로 판단하게 된다.
특히, 일례로 제1전류센서(108a)와 제1회전각센서(109a)에서 감지된 전류값과 모터의 회전각이 "0"인 경우와 같이 제1구동모터(120a)가 작동하지 않는 경우에는 전자제어장치(110)에서 제2구동모터(120b)로 송출하는 전류값을 최대로 제어함으로써 조향 안정성을 유지할 수 있게 된다.
즉, 제1,2전류센서(108a, 108b) 또는 제1,2회전각센서(109a, 109b)로부터 수신되는 신호값을 판단하여 어느 한쪽의 모터가 작동불능 또는 출력오류가 있는 것으로 판단되면 이에 따라 다른 한쪽 모터의 출력을 증감시킴으로써 조향 안정성을 최대화 할 수 있게 된다.
이상에서 설명한 바와 같이, 본 실시예들에 의하면, 승용차에 비하여 상대적으로 큰 조향력이 필요한 트럭이나 버스의 경우에도 운전자의 조향의지와 무관하게 자동차를 제어하는 자동 주차, 차선유지, 노면상태에 따른 주행보조, 자율주행제어 등의 부가기능을 사용할 수 있게 되어 운전자의 편의성을 높일 수 있는 효과가 있다.
이상에서, 본 실시예들의 실시예들을 구성하는 모든 구성요소들이 하나로 결합되거나 결합되어 동작하는 것으로 설명되었다고 해서, 본 실시예들이 반드시 이러한 실시예에 한정되는 것은 아니다. 즉, 본 실시예들의 목적 범위 안에서라면, 그 모든 구성요소들이 하나 이상으로 선택적으로 결합하여 동작할 수도 있다.
이상의 설명은 본 실시예들의 기술 사상을 예시적으로 설명한 것에 불과한 것으로서, 본 실시예들이 속하는 기술 분야에서 통상의 지식을 가진 자라면 본 실시예들의 본질적인 특성에서 벗어나지 않는 범위에서 다양한 수정 및 변형이 가능할 것이다. 따라서, 본 실시예들에 개시된 실시예들은 본 실시예들의 기술 사상을 한정하기 위한 것이 아니라 설명하기 위한 것이고, 이러한 실시예에 의하여 본 실시예들의 기술 사상의 범위가 한정되는 것은 아니다. 본 실시예들의 보호 범위는 아래의 청구범위에 의하여 해석되어야 하며, 그와 동등한 범위 내에 있는 모든 기술 사상은 본 실시예들의 권리범위에 포함되는 것으로 해석되어야 할 것이다.
101: 조향휠 103: 조향축
110: 전자제어장치 120: 구동모터
125: 제1기어부재 127: 제2기어부재
130: 감속기어 135: 피트먼암
311: 섹터샤프트 320: 볼스크류
330: 볼너트 360: 축방향지지부재

Claims (20)

  1. 조향휠 조작시 발생되는 조향토크를 감지하는 토크센서로부터 입력된 신호값과 기설정된 데이터를 비교하여 구동모터로 신호값을 송출하는 전자제어장치;
    상기 전자제어장치로부터 수신된 신호값에 따라 구동력이 정해지는 상기 구동모터와 상기 구동모터에 의해 작동되는 감속기어에 결합되는 출력축;
    상기 출력축과 결합되어 연동되어 회전하며 외주면에 외주스크류홈이 형성되어 있는 볼스크류;
    볼을 매개로 상기 볼스크류와 결합되어 축방향으로 슬라이딩되도록 내주면에는 상기 외주스크류홈과 대응되는 내주스크류홈이 형성되어 있고 외주면에는 기어치가 형성되어 있는 볼너트;
    외주면 일측에 상기 볼너트와 치물림되는 기어치가 구비되어 상기 볼너트의 슬라이딩시 회전하면서 피트먼암을 작동시켜 차륜을 조향하는 섹터샤프트를 포함하며,
    상기 볼스크류의 상측단에는 하우징의 상단 내주면에 지지되어 상기 볼스크류의 회전과 축방향 하중을 지지하는 제1회전지지부재가 구비되고, 상기 볼스크류의 상측단 외주면에는 상측단턱부가 형성되어 상기 제1회전지지부재를 축방향으로 지지하는 제1스크류결합부재의 하측단이 상기 상측단턱부에 지지되며 결합되고,
    상기 볼스크류의 하측단에는 상기 볼스크류의 회전과 축방향 하중을 지지하는 제2회전지지부재가 구비되고, 상기 볼스크류의 하측단 외주면에는 하측단턱부가 형성되어 상기 제2회전지지부재를 축방향으로 지지하는 제2스크류결합부재의 상측단이 상기 하측단턱부에 지지되며 결합되고,
    상기 하우징의 하측단부 내주면에는 상기 제2회전지지부재를 축방향으로 지지하는 축방향지지부재가 결합되며,
    상기 하우징의 상단에는 경방향 내측으로 돌출된 연장부가 형성되어 상기 볼스크류가 상하 슬라이딩 가능하게 관통 결합되고, 상기 제1회전지지부재, 제1스크류결합부재, 제2스크류결합부재, 제2회전지지부재, 축방향지지부재가 상기 하우징의 내주면을 따라 상하 슬라이딩 가능하게 결합되어, 상기 축방향지지부재가 상기 제2회전지지부재를 축방향으로 지지하여 상기 볼스크류의 상측단에 결합되어 있는 상기 제1회전지지부재까지 축방향의 지지력이 가해지는 전동식 동력 보조 조향장치.
  2. 제 1 항에 있어서,
    상기 감속기어는,
    상기 구동모터와 결합되어 연동되어 회전하며 외주면에 기어치가 형성되어 있는 제1기어부재;
    상기 출력축이 결합되는 원판형상으로 외주면에 상기 제1기어부재와 치물림되는 기어치가 형성되어 상기 구동모터와 제1기어부재의 회전시 상기 출력축을 회전시키는 제2기어부재;
    를 포함하는 전동식 동력 보조 조향장치.
  3. 삭제
  4. 제 1 항에 있어서,
    상기 제1회전지지부재는,
    상기 볼스크류의 축방향과 수직인 방향을 회전축으로 하는 원통형의 롤러가 삽입되어 지지되는 지지홀이 구비되어 있는 내측부재;
    상기 내측부재의 상측과 하측에 각각 결합되며 내측면이 상기 롤러에 지지되는 한쌍의 외측부재;
    를 포함하는 전동식 동력 보조 조향장치.
  5. 제 4 항에 있어서,
    상기 내측부재는 환형으로 형성되며 상기 롤러 복수개가 방사상으로 배치되어 회전되도록 상기 지지홀 복수개가 원주방향으로 이격 배치되어 있는 것을 특징으로 하는 전동식 동력 보조 조향장치.
  6. 삭제
  7. 삭제
  8. 삭제
  9. 제 1 항에 있어서,
    상기 제2회전지지부재는,
    상기 볼스크류의 축방향과 수직인 방향을 회전축으로 하는 원통형의 롤러가 삽입되어 지지되는 지지홀이 구비되어 있는 내측부재;
    상기 내측부재의 상측과 하측에 각각 결합되며 내측면이 상기 롤러에 지지되는 한쌍의 외측부재;
    를 포함하는 전동식 동력 보조 조향장치.
  10. 제 9 항에 있어서,
    상기 내측부재는 환형으로 형성되며 상기 롤러 복수개가 방사상으로 배치되어 회전되도록 상기 지지홀 복수개가 원주방향으로 이격 배치되어 있는 것을 특징으로 하는 전동식 동력 보조 조향장치.
  11. 삭제
  12. 삭제
  13. 삭제
  14. 제 1 항에 있어서,
    상기 축방향지지부재는,
    외주면에서 축방향으로 돌출되되 원주방향으로 갈수록 돌출량이 커지게 형성되는 제1지지단부가 구비되며, 상기 하우징의 하측단부 내주면에 삽입되어 상기 제2회전지지부재를 축방향으로 지지하는 제1지지부재;
    상기 제1지지단부와 대응되는 형상으로 돌출되어 상기 제1지지단부와 맞물리는 제2지지단부가 구비되며, 상기 하우징의 하측단부 내주면에 결합되는 제2지지부재;
    상기 제1지지부재와 제2지지부재의 사이에서 일측단은 상기 제1지지부재에 결합되고 타측단은 상기 제2지지부재에 결합되어 원주방향으로 탄성력을 발생시키는 탄성부재;
    를 포함하는 전동식 동력 보조 조향장치.
  15. 제 14 항에 있어서,
    상기 제2지지부재의 외주면에는 나사부가 형성되어 상기 하우징의 하측단부 내주면에 나사결합되고, 상기 제1지지부재의 상측면과 상기 볼스크류의 끝단 사이에는 간극이 구비되는 것을 특징으로 하는 전동식 동력 보조 조향장치.
  16. 제 14 항에 있어서,
    상기 제1지지부재와 제2지지부재가 축방향으로 대향되는 내측면에는 각각 제1걸림홈과 제2걸림홈이 구비되고 상기 탄성부재의 일측단부는 상기 제1걸림홈에 고정되고 상기 탄성부재의 타측단부는 상기 제2걸림홈에 고정되는 것을 특징으로 하는 전동식 동력 보조 조향장치.
  17. 제 2 항에 있어서,
    상기 전자제어장치는 운전자의 조향휠 조작시 조향앵글을 감지하는 앵글센서로부터 수신된 신호값을 기설정된 데이터와 비교하여 상기 구동모터로 송출하는 신호값을 제어하는 것을 특징으로 하는 전동식 동력 보조 조향장치.
  18. 제 17 항에 있어서,
    상기 구동모터는 상기 제2기어부재의 일측과 타측에 배치되는 제1구동모터와 제2구동모터를 포함하되, 상기 제1구동모터와 제2구동모터에는 각각 하나씩의 제1기어부재가 결합되어, 두개의 제1기어부재가 상기 제2기어부재의 일측과 타측에 결합되는 것을 특징으로 하는 전동식 동력 보조 조향장치.
  19. 제 18 항에 있어서,
    상기 전자제어장치는, 상기 제1구동모터의 작동전류값을 감지하는 제1전류센서로부터 수신되는 신호값과, 상기 제2구동모터의 작동전류값을 감지하는 제2전류센서로부터 수신되는 신호값을 비교하여 상기 제1구동모터와 제2구동모터 각각으로 송출하는 신호값을 제어하는 것을 특징으로 하는 전동식 동력 보조 조향장치.
  20. 제 18 항에 있어서,
    상기 전자제어장치는, 상기 제1구동모터의 회전각을 감지하는 제1회전각센서로부터 수신되는 신호값과, 상기 제2구동모터의 회전각을 감지하는 제2회전각센서로부터 수신되는 신호값을 비교하여 상기 제1구동모터와 제2구동모터 각각으로 송출하는 신호값을 제어하는 것을 특징으로 하는 전동식 동력 보조 조향장치.
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