KR19990059695A - 파워 스티어링 장치 - Google Patents

Abstract

본 발명은 자동차를 조향하는 데 있어서 자동차의 운전자를 돕는 보조 조향력을 제공하기 위한 파워 스티어링 장치에 관한 것이다.

본 발명은 스티어링 칼럼의 회전에 의해 직선 왕복 운동하고, 외주면에 볼 스크류가 형성된 스티어링 축과; 다수의 볼을 매개로 상기 볼 스크류와 결합되는 너트 스크류와; 상기 스티어링 축이 설치되는 하우징과; 상기 하우징의 내측에 결합되는 고정자와; 중공상의 회전축과, 상기 회전축의 외주에 설치되는 영구자석으로 이루어져, 상기 회전축에 상기 너트 스크류가 결합되는 회전자;를 포함하여 구성된 파워 스티어링 장치에 있어서, 상기 고정자는 상기 너트 스크류를 중심으로 양측으로 분리되어 설치되고, 상기 회전축의 외주에 설치되는 상기 영구자석은 상기 고정자의 설치 위치에 대응되는 위치에 설치되는 것을 특징으로 한다.

이에 본 발명은 고정자를 너트 스크류의 양측에 분리하여 설치함으로써, 외부에서 공급되는 전류량이 적더라도 회전자에 대한 여자량이 커지게 되어 회전자의 회전속도를 증가시키게 되고, 너트 스크류를 회전자의 구성인 회전축의 중앙에 설치함으로써, 전체적인 스티어링 장치의 사이즈가 작아지게 되고, 회전자가 양편에서 너트 스크류를 회전시키게 되어 회전자가 균형적으로 회전되어 토오크 니플 현상이 감소된다.

Description

파워 스티어링 장치

본 발명은 자동차를 조향하는 데 있어서 자동차의 운전자를 돕는 보조 조향력을 제공하기 위한 파워 스티어링 장치에 관한 것이다.

일반적으로, 파워 스티어링 장치에는 운전자의 조향 작동을 더욱 편하게 하기 위해 유압을 이용한 보조 조향 장치가 구비되어 있다.

그러나, 최근 들어, 심각한 환경 오염에 의해 대책으로 전기 자동차가 개발되고 있는 데, 이에 부응하여 파워 스티어링 장치에도 전기를 이용한 모터를 설치하여 운전자의 조향 작동을 더욱 편하게 하고 있다.

도 1은 종래 기술에 의한 파워 스티어링 장치의 요부 단면도이다.

도시된 바와 같이, 조향 휠(6)에 결합된 스티어링 컬럼(2)의 하단에 형성된 피니언(2a)에는 스티어링 축(1)의 외주면에 형성된 래크(1a)가 맞물려 스티어링 축(1)이 직선 왕복 운동하게 된다. 즉, 스티어링 칼럼(2)의 회전력은 스티어링 축(1)을 직선 왕복 운동으로 변환시킨다.

래크(1a)으로부터 소정 거리 떨어진 스티어링 축(1)의 외주면에는 볼 스크류(3)가 형성되어 있으며, 이 볼 스크류(3)에는 다수의 볼(4)을 매개로 너트 스크류(4)가 설치되어 축방향으로 스티어링 축(1)을 직선 운동시키는 데 도움을 준다.

너트 스크류(4)는 모터(10)의 회전자(7)의 단부에 볼트등의 체결 부재로 체결되어 있다.

모터(10)는 외부 케이싱의 제 2하우징(11)에 장착되어 있는 바, 스티어링 축(1)의 주위에 회전하도록 배치된 회전자(7)와, 회전자(7)의 외주면에 고정, 탑재된 영구자석(9), 및 회전자(7)의 영구자석(9)의 주위에 제 2하우징(11)에 고정적으로 수용된 고정자(8)를 포함하여 구성되어 있다.

고정자(8)는 제 2하우징(11)의 내주면에 배치된 권선코일로 구성되어 있다.

모터(10)는 제 3하우징(13)의 내부에 장착되는 전원회로 유니트(14)에 의해 구동된다. 상기 전원회로 유니트(14)는 모터(9)를 구동시키기 위해 고정자(8)에 기동 전류를 인가하는 역할을 한다.

미설명 부호 16은 운전자가 조향휠(6)을 조작함에 따라 회전되는 스티어링 축(1)의 회전 토크를 감지하는 토크 센서이고, 17은 토크 센서(16)로부터 검출된 소정의 신호를 입력받아 전원회로 유니트(14)를 제어하는 제어부이다.

미설명 부호 5는 너트 스크류(4)를 회전 가능하게 지지하는 베어링이다.

상기와 같이 구성된 종래 파워 스티어링 장치의 구성에 따르면, 스티어링 축에 형성된 볼 스크류에 다수개의 볼을 매개로 설치되는 너트 스크류가 모터를 구성하는 회전자의 끝단부 지점에 위치되어 전체적인 스티어링 장치의 사이즈가 커 차량의 장착시 많은 애로점이 있었다.

또한, 저속으로 직선 운동하고 있는 스티어링 축을 보다 빠르게 직선 운동시키기 위해서는 스티어링 축을 충분히 회전시킬 수 있는 관성 모멘트가 증가되는 데, 이 관성 모멘트의 증가로 큰 기동 토오크를 갖는 모터가 필요한데, 종래에 적용된 모터는 단일의 고정자로 구성되고, 스티어링 축의 한쪽편에서 너트 스크류를 회동시키기 때문에 모터에 공급되는 공급 전력이 증가되고, 모터에서 발생되는 토오크의 니플(bipple)이 발생되는 문제점도 있었다.

본 발명은 상기와 같은 문제점을 해결하기 위해 창안된 것으로, 모터의 구성하는 고정자 및 회전자를 개량하고, 스티어링 축에 형성된 볼 스크류에 다수개의 볼을 매개로 결합되는 너트 스크류의 설치 위치를 변경함으로써, 모터에 공급되는 공급 전력이 적은량이라도 회전자의 회전 속도를 증가시킴과 동시에 모터에서 발생되는 토오크 니플이 발생되지 않도록 한 파워 스티어링 장치를 제공하는 데 그 목적이 있다.

도 1은 종래 기술에 의한 파워 스티어링 장치의 요부 단면도.

도 2는 본 발명에 의한 파워 스티어링 장치의 요부 단면도.

<도면의 주요부분에 대한 부호의 설명>

1 : 스티어링 축 2 : 스티어링 칼럼

3 : 볼 스크류 20 : 너트 스크류

21 : 고정자 22 : 회전자

23 : 회전축 24 영구자석

25 : 하우징

상기와 같은 목적을 달성하기 위한 본 발명은, 스티어링 칼럼의 회전에 의해 직선 왕복 운동하고, 외주면에 볼 스크류가 형성된 스티어링 축과; 다수의 볼을 매개로 상기 볼 스크류와 결합되는 너트 스크류와; 상기 스티어링 축이 설치되는 하우징과; 상기 하우징의 내측에 결합되는 고정자와; 중공상의 회전축과, 상기 회전축의 외주에 설치되는 영구자석으로 이루어져, 상기 회전축에 상기 너트 스크류가 결합되는 회전자;를 포함하여 구성된 파워 스티어링 장치에 있어서, 상기 고정자는 상기 너트 스크류를 중심으로 양측으로 분리되어 설치되고, 상기 회전축의 외주에 설치되는 상기 영구자석은 상기 고정자의 설치 위치에 대응되는 위치에 설치되는 것을 특징으로 한다.

이하, 본 발명에 의한 파워 스티어링 장치의 바람직한 실시예를 첨부된 도면을 참조하여 설명하면 다음과 같다. 설명의 편의상 종래 기술에서 사용되었던 구성 부재와 동일한 경우에는 동일한 부재 번호를 사용한다.

도 2는 본 발명에 의한 파워 스티어링 장치의 요부 단면도이다.

도시된 바와 같이, 조향 휠(6)에 연결 설치된 스티어링 칼럼(2)의 하단에 형성된 피니언(2a)에는 스티어링 축(1)의 외주면에 형성된 래크(1a)가 맞물려 스티어링 축(1)이 직선 왕복 운동하게 된다.

즉, 스티어링 칼럼(2)의 회전력은 스티어링 축(1)을 직선 왕복 운동으로 변환시킨다.

래크(1a)로부터 소정 거리 떨어진 스티어링 축(1)의 외주면에는 볼 스크류(3)가 형성되고, 이 볼 스크류(3)에는 다수개의 볼(4)을 매개로 너트 스크류(4')가 결합되어 있다. 스티어링 축(1)은 하우징()의 내부에 직선 왕복운동 가능하도록 설치되는 바, 이 하우징(18)의 내부에는 볼 스크류(3)와 래크(1a) 및 너트 스크류(4')가 포함된다.

하우징(18)의 내측에는 고정자(22)가 너트 스크류(4')를 중심으로 양측으로 분리되어 설치되고, 너트 스크류(4')의 양단에는 중공상의 회전축(23)이 형성된다.

상기와 같이, 고정자(22)가 너트 스크류(4')의 양측에 분리하여 설치되어 있기 때문에, 외부에서 공급되는 전류량이 적더라도 회전자에 대한 여자량이 커지게 되어 회전자의 회전속도를 증가시키게 된다.

상기 너트 스크류(4')는 회전축(23)의 중앙 부분에 해당되는 내측면에 부착 방식으로 형성할 수 도 있다.

상기 회전축(23)의 외주연부에는 영구자석(21)이 설치되되, 분리된 고정자(22)의 설치 위치에 대응되는 위치에 설치된다.

여기서, 회전축(23)과, 이 회전축의 외주연부에 설치되는 영구자석(21)을 포함하여 회전자를 이루게 되고, 고정자(22)와 회전자를 포함하여 모터(20)가 된다.

상기와 같이, 너트 스크류(2')를 회전자의 구성인 회전축(23)의 중앙에 설치함으로써, 전체적인 스티어링 장치의 사이즈가 작아지게 되고, 회전자가 양편에서 너트 스크류(4')를 회전시키게 되어 회전자가 균형적으로 회전되어 토오크 니플 현상이 감소된다.

상기와 같은 구성된 본 발명에 의한 파워 스티어링 장치의 작용을 설명하면 다음과 같다.

먼저, 운전자가 조향휠(6)을 조작하면, 스티어링 컬럼(2)이 소정 방향으로 회전하게 된다.

스티어링 칼럼(2)이 회전하면, 스티어링 칼럼(2)의 하단에 형성된 피니언(2a)이 스티어링 축(1)의 외주면에 형성된 래크(1a)에 맞물려 스티어링 축(1)이 소정 방향으로 직선 운동한다.

이때, 스티어링 칼럼(2)에 연관되어 설치된 토크 센서()로부터 검출된 신호, 즉 운전자의 조향휠(6)을 조작함에 따라 스티어링 칼럼(2)이 회전되고 있다는 신호는 제어부(17)에 입력된다. 한편, 이 제어부(17)에는 현재 차량이 주행하는 속도도 입력되는 데, 이는 차속센서(16)로부터 검출된다.

여기서, 차속센서(16)로부터 검출된 신호를 이용하는 것은, 차량 주행중 차속에 비례하여 차량의 주행 방향을 변경하기 위한 타이어(미도시)의 조향 각도가 변화되기 때문이다.

즉, 차량의 주행 속도가 빠르면 주행 방향을 결정하는 타이어의 조향 각도를 작게하고, 차량의 주행 속도가 느리면 타이어의 조향 각도를 크게 하기 때문이다.

이후, 제어부(17)에서는 상기 토크 센서 및 차속센서(16)로부터 입력된 신호를 기초로 하여 전원회로 유니트(14)에서 모터(20)의 고정자(22)에 기동 전류가 공급되도록 제어한다.

이렇게 되면, 통상적인 모터(20)의 작용으로 회전자()가 여자되어 회전된다.

여기서, 상기 운전자가 조향휠(6)을 조작하는 순간, 제어부(17)에는 상기 센서들로부터 입력된 신호를 기초로하여 모터(20)를 작동시킨다.

이후, 회전자가 회전되면, 이 회전자에는 너트 스크류(4')가 고정 연결되어 있기 때문에, 너트 스크류(4')는 모터에 공급된 전류에 의해 소정의 속도로 회전하게 됨과 동시에 볼 스크류(4) 사이에 설치된 볼(4)의 회전에 의해 스티어링 축(1)이 소정의 속도로 직선 운동을 하게 된다.

즉, 너트 스크류(4')는 회전자에 고정 부착된 상태에서 회전되기 때문에, 스티어링 축(1)이 직선 운동이 되도록 한다.

이후, 차량의 타이어의 조향 각도가 변화되어 차량의 조향이 이루어지게 된다.

이상 살펴본 바와 같이, 본 발명에 의한 파워 스티어링 장치에 따르면, 고정자를 너트 스크류의 양측에 분리하여 설치함으로써, 외부에서 공급되는 전류량이 적더라도 회전자에 대한 여자량이 커지게 되어 회전자의 회전속도를 증가시키게 된다.

또한, 너트 스크류를 회전자의 구성인 회전축의 중앙에 설치함으로써, 전체적인 스티어링 장치의 사이즈가 작아지게 되고, 회전자가 양편에서 너트 스크류를 회전시키게 되어 회전자가 균형적으로 회전되어 토오크 니플 현상이 감소된다.

Claims (2)

1. 스티어링 칼럼의 회전에 의해 직선 왕복 운동하고, 외주면에 볼 스크류가 형성된 스티어링 축과; 다수의 볼을 매개로 상기 볼 스크류와 결합되는 너트 스크류와; 상기 스티어링 축이 설치되는 하우징과; 상기 하우징의 내측에 결합되는 고정자와; 중공상의 회전축과, 상기 회전축의 외주에 설치되는 영구자석으로 이루어져, 상기 회전축에 상기 너트 스크류가 결합되는 회전자;를 포함하여 구성된 파워 스티어링 장치에 있어서,

   상기 고정자는 상기 너트 스크류를 중심으로 양측으로 분리되어 설치되고, 상기 회전축의 외주에 설치되는 상기 영구자석은 상기 고정자의 설치 위치에 대응되는 위치에 설치되는 것을 특징으로 하는 파워 스티어링 장치.
2. 제 1 항에 있어서, 상기 너트 스크류는 상기 회전자에 일체로 형성되는 것을 특징으로 하는 파워 스티어링 장치.