KR20030090360A - Moter driven power steering system using linear motor - Google Patents

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KR20030090360A
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Abstract

PURPOSE: A motor driven power steering system using a linear motor is provided to smoothly perform steering by controlling the linear motor through signals detected from a vehicle speed sensor and a torque sensor. CONSTITUTION: A motor driven power steering system using a linear motor includes a steering shaft(120); a torque sensor(400) measuring the torque of the steering shaft; a vehicle speed sensor(500) measuring the speed of a vehicle; a steering linkage(200) having a rack shaft(240) to form a rack gear part(240a) engaging with a pinion shaft(130) and performing steering by transmitting rotary force, transmitted through the steering shaft, to right and left wheels(110,110'); a permanent magnet part(220) in which plural N-poles and S-poles are alternately disposed to the outer peripheral surface of the rack shaft; an armature coil part(230) in which plural armature coils, corresponding to the permanent magnet part, are combined to a cover(210) of the steering linkage; and an electronic control unit(300) applying an electric current to the armature coil part, based on signals detected from the vehicle speed sensor and the torque sensor, and taking charge of the whole control of the vehicle. A steering wheel(100) is mounted to the upper end of the steering shaft and the pinion shaft is connected to the lower end of the steering shaft. In the steering shaft, plural universal joints(125) are combined between the steering wheel and the pinion shaft, to transmit rotation of the steering wheel to the right and left wheels. The steering linkage is extended to the right and left direction of the vehicle.

Description

선형모터를 이용한 전동식 동력조향장치{MOTER DRIVEN POWER STEERING SYSTEM USING LINEAR MOTOR}Electric Power Steering System Using Linear Motors {MOTER DRIVEN POWER STEERING SYSTEM USING LINEAR MOTOR}

본 발명은 선형모터를 이용한 전동식 동력조향장치에 관한 것으로, 특히 차속 센서 및 토크 센서에서 검출된 신호를 바탕으로 선형모터를 제어함으로써, 조향을 원활하게 하는 선형모터를 이용한 전동식 동력조향장치에 관한 것이다.The present invention relates to an electric power steering apparatus using a linear motor, and more particularly, to an electric power steering apparatus using a linear motor for smooth steering by controlling a linear motor based on signals detected by a vehicle speed sensor and a torque sensor. .

일반적으로, 차량의 동력조향장치(Power Steering System)는 운전자가 좀더 용이하고 정확하게 차량을 조향시키기 위한 것으로서, 특히, 파킹 시와 같이 저속 주행 시에 적은 힘으로 차량을 조향시킬 수 있는 장치이다. 이러한 차량의 동력조향장치에는 기계식 장치와, 유압펌프를 사용하여 핸들을 조작하는 유압식 장치가 있으며, 최근에는 조작의 편의성으로 인해 유압식 동력조향장치를 사용하는 경우가 늘고 있다. 이러한 유압식 동력조향장치는 오일 탱크내의 오일을 흡인하는 유압펌프와, 각 유압라인이 설치되므로, 장착성 및 정비성이 낮으며, 엔진에 부하가 가해지므로 연비면에서 불리하다. 이를 보완하기 위한 장치로는 전기를 동력원으로 하여 조향을 보조하는 전동식 동력조향장치(Motor Driven Power Steering System)가있는 바, 본 발명의 이해를 돕기 위해 첨부한 도 1을 참고로 설명하기로 한다.In general, a power steering system of a vehicle is for a driver to steer the vehicle more easily and accurately, and in particular, a device capable of steering the vehicle with low force during low speed driving, such as during parking. The power steering device of such a vehicle includes a mechanical device and a hydraulic device for operating a steering wheel using a hydraulic pump. Recently, hydraulic power steering devices are increasingly used due to the convenience of operation. This hydraulic power steering device is a hydraulic pump for sucking the oil in the oil tank, and since each hydraulic line is installed, the mounting and maintainability is low, the load on the engine is disadvantageous in terms of fuel efficiency. As a device for compensating for this, there is a motor-driven power steering system that assists steering by using electricity as a power source, which will be described with reference to FIG. 1 for better understanding of the present invention.

도 1은 종래의 전동식 동력조향장치의 일반적 구조가 개략적으로 도시한 도면이다.1 is a view schematically showing a general structure of a conventional electric power steering apparatus.

도 1에 도시한 바와 같이, 종래의 전동식 동력조향장치의 구성을 보면, 유니버셜 죠인트(Universal Joint ; 3)에 의해 상호 연결된 복수의 샤프트를 포함하는 스티어링 샤프트 트레인(Steering Shaft Train ; 2, 이하, '스티어링 샤프트'라 칭함)의 상단부에 스티어링 휠(Steering Wheel ; 1)이 부착되어 있고, 스티어링 샤프트(2)의 하단부에 피니언 샤프트(4)가 부착되어 있으며, 피니언 샤프트(4)의 일단부가 래크(Rack ; 5)와 맞물려 있다. 따라서, 래크(5)가 그 길이방향 축을 따라 왕복적으로 이동할 때, 스티어링 샤프트(2)는 래크(5)의 이동 방향(즉, 도면에서 우측 또는 좌측)에 따른 방향으로 전체가 회전한다. 워엄 휠(7)이 고정적으로 부착된 피니언 샤프트(6)는 그 다른 단부에서 래크(5)와 맞물려 있다. 워엄 휠(7)은 워엄(8)과 맞물려 있고, 다음에 워엄(8)은 사이에 끼워진 전자기 클러치(Electromagnetic Clutch ; 9)를 통해 스티어링 보조토크를 발생시키는 가역 모터(10)에 결합되어 있다.As shown in FIG. 1, a configuration of a conventional electric power steering apparatus includes a steering shaft train including a plurality of shafts interconnected by a universal joint 3. A steering wheel 1 is attached to the upper end of the steering shaft, and a pinion shaft 4 is attached to the lower end of the steering shaft 2, and one end of the pinion shaft 4 is attached to the rack. Mesh with rack; Thus, when the rack 5 moves reciprocally along its longitudinal axis, the steering shaft 2 rotates in its entirety in the direction along the direction of movement of the rack 5 (ie right or left in the figure). The pinion shaft 6 to which the worm wheel 7 is fixedly attached is engaged with the rack 5 at its other end. The worm wheel 7 is engaged with the worm 8 and the worm 8 is then coupled to a reversible motor 10 that generates steering assistance torque through an interposed electromagnetic clutch 9.

작동 시에 가역 모터(10)가 전자기 클러치(9)에 결합된 상태에서 전기적으로 활성화될 때, 워엄(8)은 워엄 휠(7)의 회전 방향으로 회전하고 그런 다음 피니언 샤프트(6)가 대응 방향으로 회전하며, 이에 의해 래크(5)가 도면에서 좌우 방향으로 이동한다. 따라서, 피니언 샤프트(4)는 대응방향으로 회전한다. 이 방법에서, 가역 모터(10)에 의해 생성된 출력토크(이하, '보조토크'라 함)가 전자기클러치(9), 래크/워엄 기어 트레인 및 스티어링 샤프트(2)를 거쳐서 핸들(1)에 전달되고, 이에 의해 자동차 운전자가 핸들(1)의 저작을 용이하게 할 수 있다.In operation, when the reversible motor 10 is electrically activated with the electromagnetic clutch 9 coupled, the worm 8 rotates in the direction of rotation of the worm wheel 7 and then the pinion shaft 6 responds. Direction, which causes the rack 5 to move in the left and right directions in the drawing. Thus, the pinion shaft 4 rotates in the corresponding direction. In this way, the output torque produced by the reversible motor 10 (hereinafter referred to as 'auxiliary torque') is transmitted to the handle 1 via the electromagnetic clutch 9, the rack / warm gear train and the steering shaft 2. Delivered, thereby facilitating the authoring of the steering wheel 1.

스티어링 샤프트(2)에 전달된 다음 핸들(1)에 전달되는 보조토크를 생성시키기 위한 가역 모터(10)의 제어는 전자제어유닛(ECU ; 20)에 의해 실행된다. 이러한 전자제어유닛(20)은 핸들(1)의 회전각도를 검출하는 조향각 센서(13)와, 조향 토크를 측정하는 토크 센서(12) 및 차속을 측정하는 차속 센서(11)등의 입력신호를 바탕으로 가역 모터(10)를 제어하게 된다.Control of the reversible motor 10 for generating an auxiliary torque transmitted to the steering shaft 2 and then to the steering shaft 1 is executed by an electronic control unit (ECU) 20. The electronic control unit 20 receives input signals such as a steering angle sensor 13 for detecting a rotation angle of the handle 1, a torque sensor 12 for measuring steering torque, and a vehicle speed sensor 11 for measuring a vehicle speed. Based on the control of the reversible motor 10.

그러나, 이와 같이 구성된 종래의 전동식 동력조향장치에서는 워엄(8), 피니언 샤프트(6) 및 래크(5)사이의 기계적 접촉에 의해 동력전달 효율이 감소하고, 가역 모터(10) 관성의 영향으로 조향감이 저하되는 한편, 부피가 크고 가역 모터(10)의 작동음이 실내로 유입될 우려가 있으며, 각 구성품에 이상이 발생하게 되면 커다란 위험을 초래할 수 있는 문제점이 있었다.However, in the conventional electric power steering apparatus configured as described above, the power transmission efficiency is reduced by the mechanical contact between the worm 8, the pinion shaft 6 and the rack 5, and the steering is affected by the inertia motor 10 inertia. While the feeling is lowered, there is a risk that the operation sound of the reversible motor 10 is bulky and flows into the room, and when an abnormality occurs in each component, there is a problem that may cause a great danger.

또한, 종래의 전동식 조향동력장치는 가역 모터(10), 전자기 클러치(9), 워엄 휠(7), 워엄(8) 및 피니언 샤프트(6)등의 취부로 인해 엔진룸을 효율적으로 이용하기 어려운 문제점이 있었다.In addition, the conventional electric steering power unit is difficult to efficiently use the engine room due to the mounting of the reversible motor 10, the electromagnetic clutch 9, the worm wheel 7, the worm 8 and the pinion shaft 6 and the like. There was a problem.

본 발명은 전술한 문제점을 해결하기 위하여 안출된 것으로서, 본 발명의 목적은 선형모터를 장착하여 구조가 간단하고 제조단가가 낮으며, 작동 신뢰성이 높은 선형모터를 이용한 전동식 동력조향장치를 제공하는데 있다.SUMMARY OF THE INVENTION The present invention has been made to solve the above problems, and an object of the present invention is to provide an electric power steering apparatus using a linear motor having a simple structure, low manufacturing cost, and high operational reliability by mounting a linear motor. .

전술한 목적을 달성하기 위하여 본 발명의 선형모터를 이용한 전동식 동력조향장치는 상단에 스티어링 휠이 장착됨과 아울러 하단에 피니언 샤프트가 연결되고, 상기 스티어링 휠과 피니언 샤프트의 사이에 복수의 유니버셜 조인트가 결합되어 상기 스티어링 휠의 회전을 좌ㆍ우측 바퀴에 전달하기 위한 스티어링 샤프트; 상기 스티어링 샤프트의 토크를 측정하는 토크 센서; 차량의 속도를 측정하는 차속 센서; 커버에 그 일부가 내장되고, 차량의 좌ㆍ우방향으로 연장됨과 아울러 일측부에 상기 피니언 샤프트에 맞물리는 래크 기어부가 형성된 래크 축을 구비하여 상기 스티어링 샤프트를 통해 전달되는 회전력을 좌ㆍ우측 바퀴로 전달하여 조향을 행하는 스티어링 링키지; 상기 래크 축의 외주면에 다수개의 N극 및 S극 영구자석이 교대로 배치된 영구자석부; 상기 스티어링 링키지의 커버 상에 상기 영구자석부와 대응되게 다수개의 전기자 코일이 결합된 전기자 코일부; 및 상기 차속 센서 및 토크 센서에서 검출된 신호를 바탕으로 상기 전기자 코일부에 전류를 인가하여 자화시킴과 아울러 차량의 전체적인 제어를 담당하는 전자제어유닛을 포함하여 이루어진다.In order to achieve the above object, the electric power steering apparatus using the linear motor of the present invention is equipped with a steering wheel at the top and a pinion shaft at the bottom, and a plurality of universal joints are coupled between the steering wheel and the pinion shaft. A steering shaft for transmitting rotation of the steering wheel to left and right wheels; A torque sensor for measuring torque of the steering shaft; A vehicle speed sensor measuring a speed of the vehicle; A part of which is built into the cover, extends in the left and right directions of the vehicle, and has a rack shaft formed with a rack gear part engaged with the pinion shaft at one side to transmit the rotational force transmitted through the steering shaft to the left and right wheels. A steering linkage for steering; A permanent magnet part having a plurality of N pole and S pole permanent magnets alternately disposed on an outer circumferential surface of the rack shaft; An armature coil part having a plurality of armature coils coupled to the permanent magnet part on a cover of the steering linkage; And an electronic control unit that applies magnetization by applying current to the armature coil unit based on the signals detected by the vehicle speed sensor and the torque sensor and is responsible for overall control of the vehicle.

또한, 본 발명의 선형모터를 이용한 전동식 동력조향장치는 상단에 스티어링 휠이 장착됨과 아울러 하단에 피니언 샤프트가 연결되고, 상기 스티어링 휠과 피니언 샤프트의 사이에 복수의 유니버셜 조인트가 결합되어 상기 스티어링 휠의 회전을 좌ㆍ우측 바퀴에 전달하기 위한 스티어링 샤프트; 상기 스티어링 샤프트의 토크를 측정하는 토크 센서; 차량의 속도를 측정하는 차속 센서; 그 단면이 '凸'형상으로 이루어지되, 상면에 상기 피니언 샤프트에 맞물리는 래크 기어부가 형성됨과 아울러 저면에 길이방향으로 다수개의 N극 및 S극 영구자석이 교대로 배치된 영구자석부가 설치되어 차량의 좌ㆍ우방향으로 연장된 래크 축을 구비하여 상기 스티어링 샤프트를 통해 전달되는 회전력을 좌ㆍ우측 바퀴로 전달하여 조향을 행하는 스티어링 링키지; 그 단면이 '凹'형상으로 이루어지되, 차체의 적소에 고정 설치되며, 상기 영구자석부와 소정 두께의 공극을 형성하여 삽입됨과 아울러 양측 벽면에 각각 전기자 코일이 형성된 전기자 코일부; 및 상기 차속 센서 및 토크 센서에서 검출된 신호를 바탕으로 상기 전기자 코일부에 전류를 인가하여 자화시킴과 아울러 차량의 전체적인 제어를 담당하는 전자제어유닛을 포함하여 이루어진다.In addition, the electric power steering apparatus using the linear motor of the present invention is equipped with a steering wheel at the top and the pinion shaft is connected to the bottom, a plurality of universal joints are coupled between the steering wheel and the pinion shaft of the steering wheel A steering shaft for transmitting rotation to the left and right wheels; A torque sensor for measuring torque of the steering shaft; A vehicle speed sensor measuring a speed of the vehicle; The cross section is formed in a '凸' shape, the rack gear portion is engaged with the pinion shaft is formed on the upper surface, and the permanent magnet portion is provided with a plurality of N pole and S pole permanent magnets alternately arranged in the longitudinal direction on the bottom surface A steering linkage having a rack shaft extending in the left and right directions of the steering link to transmit the rotational force transmitted through the steering shaft to the left and right wheels for steering; An armature coil part having a cross-sectional shape of '凹' shape and fixedly installed in place of the vehicle body, inserted into the air by forming a gap having a predetermined thickness with the permanent magnet part, and an armature coil formed on each side wall; And an electronic control unit that applies magnetization by applying current to the armature coil unit based on the signals detected by the vehicle speed sensor and the torque sensor and is responsible for overall control of the vehicle.

도 1은 종래의 전동식 동력조향장치의 일반적 구조가 개략적으로 도시한 도면,1 is a view schematically showing a general structure of a conventional electric power steering device,

도 2는 본 발명의 일 실시예에 따른 선형모터를 이용한 전동식 동력조향장치를 개략적으로 나타낸 도면,2 is a view schematically showing an electric power steering apparatus using a linear motor according to an embodiment of the present invention;

도 3은 본 발명의 다른 실시예에 따른 선형모터를 이용한 전동식 동력장치의 중요일부를 절개하여 나타낸 일부절개사시도이다.3 is a partially cutaway perspective view showing an important part of an electric power device using a linear motor according to another embodiment of the present invention.

*** 도면의 주요 부분에 대한 부호 설명 ****** Explanation of symbols on main parts of drawing ***

100 : 스티어링 휠,110,110' : 좌ㆍ우측 바퀴,100: steering wheel, 110,110 ': left and right wheels,

120 : 스티어링 샤프트,125 : 유니버셜 죠인트,120: steering shaft, 125: universal joint,

130,730 : 피니언 샤프트,200 : 스티어링 링키지,130,730: pinion shaft, 200: steering linkage,

210 : 커버,220,800 : 영구자석부,210: cover, 220,800: permanent magnet part,

220a,220b,800a,800b : N극, S극 영구자석,220a, 220b, 800a, 800b: N pole, S pole permanent magnet,

230,900 : 전기자 코일부,230a,900a : 전기자 코일,230,900: armature coil, 230a, 900a: armature coil,

240,600 : 래크 축,240a : 래크 기어부,240,600: rack shaft, 240a: rack gear part,

250 : 타이로드,260 : 너클 암,250: tie rod, 260: knuckle arm,

300 : 전자제어유닛,400 : 토크 센서,300: electronic control unit, 400: torque sensor,

500 : 차속 센서500: vehicle speed sensor

이하 본 발명의 바람직한 실시예를 첨부된 도면을 참조하여 상세히 설명한다. 본 실시예는 본 발명의 권리범위를 한정하는 것은 아니고, 단지 예시로 제시된 것이다. 또한, 본 발명에서의 선형모터(Linear Motor)라 함은 통상적으로 직선 모양으로 면하는 이동자(移動子)와 고정자 사이에서 추력(推力)을 발생하는 구조로 되어 있는 바, 본 발명의 실시예에서 상기 이동자 및 고정자는 각각 후술하는 영구자석부 및 전기자 코일부에 해당한다.Hereinafter, exemplary embodiments of the present invention will be described in detail with reference to the accompanying drawings. This embodiment is not intended to limit the scope of the invention, but is presented by way of example only. In addition, the linear motor in the present invention is a structure that generates a thrust between the mover and the stator, which typically face in a straight line, in the embodiment of the present invention. The mover and the stator correspond to the permanent magnet part and the armature coil part, which will be described later.

도 2는 본 발명의 일 실시예에 따른 선형모터를 이용한 전동식 동력조향장치를 개략적으로 나타낸 도면이다.2 is a view schematically showing an electric power steering apparatus using a linear motor according to an embodiment of the present invention.

도 2에 도시한 바와 같이, 본 발명에 따른 전동식 동력조향장치는 크게, 스티어링 휠(100)의 회전을 좌ㆍ우측 바퀴(110)(110')에 전달하는 스티어링 샤프트(120)와, 스티어링 샤프트(120)를 통해 전달되는 회전력을 좌ㆍ우측바퀴(110)(110')로 전달하여 조향을 행하는 스티어링 링키지(200)와, 스티어링 링키지(200)의 커버(210)내부에 장착된 영구자석부(220)와, 영구자석부(220)에 대응하여 커버(210)상에 설치되는 전기자 코일부(230)와, 조향 시 전기자 코일부(230)에 전류가 인가되어 보조조향력을 제공하기 위한 전자제어유닛(300)을 포함하여 구성된다.As shown in FIG. 2, the electric power steering apparatus according to the present invention includes a steering shaft 120 that transmits rotation of the steering wheel 100 to left and right wheels 110 and 110 ′, and a steering shaft. The steering linkage 200 for steering by transmitting the rotational force transmitted through the 120 to the left and right wheels 110 and 110 ', and the permanent magnet part mounted in the cover 210 of the steering linkage 200. 220, an armature coil unit 230 installed on the cover 210 corresponding to the permanent magnet unit 220, and electrons for providing auxiliary steering force by applying current to the armature coil unit 230 during steering. It is configured to include a control unit 300.

전술한 구성에서, 스티어링 샤프트(120)의 상단부에는 스티어링 휠(100)이 부착됨과 아울러 하단부에는 피니언 샤프트(130)가 부착되어 있으며, 복수의 유니버셜 죠인트(125)에 의해 상호 연결되어 있다.In the above-described configuration, the steering wheel 100 is attached to the upper end of the steering shaft 120 and the pinion shaft 130 is attached to the lower end of the steering shaft 120, and are connected to each other by the plurality of universal joints 125.

스티어링 링키지(200)는 스티어링 샤프트(120)의 하단부에 부착된 피니언 샤프트(130)를 통해 스티어링 샤프트(120)로부터 전달되는 조향력을 좌ㆍ우측바퀴(110)(110')로 전달하는 바, 스티어링 링키지(200)의 커버(210)내에는, 일측부에 피니언 샤프트(130)에 맞물리는 래크 기어부(240a)가 형성됨과 아울러 차량의 좌ㆍ우방향으로 연장된 래크 축(240)이 구비되어 있고, 래크 축(240)의 외주면에는 원통형상으로 이루어진 다수개의 N극 및 S극 영구자석(220a)(220b)이 교대로 배치된 영구자석부(220)가 설치되어 있다. 또한, 커버(210)상에는 영구자석부(220)와 대응되게 원통형상으로 이루어진 다수개의 전기자 코일(230a)이 결합된 전기자 코일부(230)가 설치되어 있다.The steering linkage 200 transmits the steering force transmitted from the steering shaft 120 to the left and right wheels 110 and 110 'through the pinion shaft 130 attached to the lower end of the steering shaft 120. In the cover 210 of the linkage 200, a rack gear part 240a is formed at one side thereof and engaged with the pinion shaft 130, and a rack shaft 240 extending in the left and right directions of the vehicle is provided. In addition, the outer circumferential surface of the rack shaft 240 is provided with a permanent magnet portion 220 in which a plurality of N-pole and S-pole permanent magnets 220a and 220b alternately arranged. In addition, an armature coil unit 230 having a plurality of armature coils 230a having a cylindrical shape is installed on the cover 210 to correspond to the permanent magnet unit 220.

전자제어유닛(300)은 스티어링 샤프트(120)의 토크를 측정하는 토크 센서(400) 및 차속을 측정하는 차속 센서(500)등의 입력신호를 바탕으로 전기자 코일부(230)를 자화시킴으로써, 보조조향력을 생성시키게 된다.The electronic control unit 300 magnetizes the armature coil unit 230 based on input signals such as a torque sensor 400 for measuring torque of the steering shaft 120 and a vehicle speed sensor 500 for measuring a vehicle speed, thereby assisting. Will generate steering power.

이와 같이 설치된 전기자 코일부(230)는 차량의 각종 운행정보, 예를 들면, 차속 및 스티어링 샤프트(120)의 토크 등에 의해 자화되며, 이때, 영구자석부(220)와 전기자 코일부(230)간에 발생되는 인력과 척력을 바탕으로 래크 축(240)을 좌측 또는 우측으로 밀어내는 구조를 지니게 된다.The armature coil unit 230 installed as described above is magnetized by various driving information of the vehicle, for example, the vehicle speed and torque of the steering shaft 120, and at this time, between the permanent magnet unit 220 and the armature coil unit 230. It has a structure that pushes the rack shaft 240 to the left or right based on the attraction and repulsive force generated.

그리고, 전자제어유닛(300)에서 제어 신호(예를 들면, 전류 신호등)를 전기자 코일부(230)에 인가하여 자화시킴으로써, 영구자석부(220)를 좌측 또는 우측으로 밀어내기 위한 제어 즉, 선형모터를 제어하는 기술은 널리 공지된 것으로서 이에 구체적인 설명은 생략하기로 한다.Then, the electronic control unit 300 applies a control signal (for example, a current signal, etc.) to the armature coil unit 230 and magnetizes the control to push the permanent magnet unit 220 to the left or the right side, that is, linearly. The technique for controlling the motor is well known and thus a detailed description thereof will be omitted.

미설명부호 250,260은 각각 타이로드(Tie Rod) 및 너클 암(Knuckle Arm)을 나타내는 바, 래크 축(240)의 양측에 타이로드(250)가 각각 결합되어 있고, 타이로드(250)는 각각 조타바퀴로서의 좌ㆍ우측바퀴(110)(110')를 지지하는 너클 암(260)에 연결되어 있다.Reference numerals 250 and 260 denote tie rods and knuckle arms, respectively, and the tie rods 250 are coupled to both sides of the rack shaft 240, and the tie rods 250 are steered, respectively. It is connected to the knuckle arm 260 which supports the left and right wheels 110 and 110 'as wheels.

도 3은 본 발명의 다른 실시예에 따른 선형모터를 이용한 전동식 동력조향장치의 중요일부를 절개하여 나타낸 일부절개사시도이다.3 is a partially cutaway perspective view showing an important part of an electric power steering apparatus using a linear motor according to another embodiment of the present invention.

도 3에 도시한 바와 같이, 본 발명의 다른 실시예에 따른 선형모터를 이용한 전동식 동력조향장치는 전술한 본 발명의 일 실시예에서 나타낸 래크 축, 전기자 코일부 및 영구자석부의 구조를 제외한 모든 구성은 동일하므로 이에 대한 상세한 설명은 본 발명의 일 실시예를 참고로 한다.As shown in FIG. 3, the electric power steering apparatus using the linear motor according to another embodiment of the present invention has all configurations except the structures of the rack shaft, the armature coil unit, and the permanent magnet unit shown in the above-described embodiment of the present invention. Is the same, so a detailed description thereof will be referred to an embodiment of the present invention.

본 발명의 다른 실시예에 따른 전동식 동력조향장치의 래크 축(600)은 직사각형상의 평판으로 이루어지는 바, 상면 일부분에는 피니언 샤프트(730)에 맞물리는 래크 기어부(610)가 형성되어 있고, 저면에는 길이방향으로 다수개의 N 및 S극 영구자석(800a)(800b)이 교대로 배치된 영구자석부(800)가 설치되어 있다. 한편, N극 및 S극 영구자석(800a)(800b)들은 사각형상으로 이루어짐이 바람직하다.The rack shaft 600 of the electric power steering apparatus according to another embodiment of the present invention is formed of a rectangular flat bar, and a rack gear part 610 is formed on a portion of the upper surface thereof to be engaged with the pinion shaft 730. Permanent magnet portion 800 in which a plurality of N and S pole permanent magnets 800a and 800b are alternately arranged in the longitudinal direction is provided. On the other hand, the N pole and S pole permanent magnet (800a) (800b) is preferably made of a rectangular shape.

차체의 적소에 고정 설치됨과 아울러 영구자석부(800)와 소정 두께의 공극을 형성하여 결합되도록 전기자 코일부(900)가 구비되는 바, 전기자 코일부(900)의 양측 벽면에는 각각 전기자 코일(900a)이 형성되어 있다.The armature coil part 900 is provided to be fixedly installed in the vehicle body and to form a gap having a predetermined thickness with the permanent magnet part 800. The armature coils 900a are formed on both side walls of the armature coil part 900. ) Is formed.

그리고, 래크 축(600)의 양끝단부에는 본 발명의 일실시예와 마찬가지로 각각 타이로드(Tie Rod) 및 너클 암(Knuckle Arm)이 연결되어 있다.Both ends of the rack shaft 600 are connected to tie rods and knuckle arms, respectively, as in one embodiment of the present invention.

한편, 전기자 코일부(900)와 래크 축(600)의 단면은 각각 요철(凹凸)형상으로 이루어짐이 바람직하다.On the other hand, it is preferable that the cross section of the armature coil part 900 and the rack shaft 600 is formed in an uneven | corrugated shape, respectively.

이와 같이 요철(凹凸)형상으로 이루어진 전기자 코일부(900)와 영구자석부(800)의 결합에 의해 전기자 코일부(900)는 차량의 각종 운행정보, 예를 들면, 차속 및 스티어링 샤프트(도 2참조)의 토크 등의 신호를 바탕으로 전자제어유닛(도 2참조)의 제어에 의해 자화되며, 이때, 영구자석부(800)와 전기자 코일부(900)간에 발생되는 인력과 척력을 바탕으로 래크 축(600)을 좌측 또는 우측으로 밀어내는 구조를 지니게 된다.By combining the armature coil part 900 and the permanent magnet part 800 having an uneven shape as described above, the armature coil part 900 is configured to provide various driving information of the vehicle, for example, a vehicle speed and a steering shaft (FIG. 2). Magnetized by the control of the electronic control unit (see FIG. 2) based on a signal such as torque, and the like, based on the attraction force and repulsive force generated between the permanent magnet part 800 and the armature coil part 900. It has a structure for pushing the shaft 600 to the left or right.

이상으로 설명한 본 발명의 선형모터를 이용한 전동식 동력조향장치에 의하면, 간단한 구조를 지니며 자석의 인력과 척력을 이용하여 보조조향력을 제공할 수 있게 된다.According to the electric power steering apparatus using the linear motor of the present invention described above, it has a simple structure and can provide the auxiliary steering force by using the attraction force and repulsive force of the magnet.

또한, 본 발명의 다른 실시예에서 영구자석부(800) 및 전기자 코일부(900)를래크 축(600)의 전체에 설치할 수 있어 이들의 크기가 커짐으로써, 동력 보조를 위한 추력을 더욱 증대시킬 수 있게 된다.In addition, in another embodiment of the present invention, the permanent magnet portion 800 and the armature coil portion 900 can be installed in the entire rack shaft 600, so that their size is increased, further increase the thrust for power assistance It becomes possible.

전술한 본 발명에 따른 선형모터를 이용한 전동식 동력조향장치에 대한 바람직한 실시예에 대하여 설명하였지만, 본 발명은 이에 한정되는 것이 아니고 특허청구범위와 발명의 상세한 설명 및 첨부한 도면의 범위 안에서 여러 가지로 변형하여 실시하는 것이 가능하고 이 또한 본 발명에 속한다.Although a preferred embodiment of the electric power steering apparatus using the linear motor according to the present invention has been described above, the present invention is not limited to this, but the scope of the claims and the detailed description of the invention and the accompanying drawings in various ways. It is possible to carry out modification and this also belongs to the present invention.

이상에서 설명한 바와 같은 본 발명의 선형모터를 이용한 전동식 동력조향장치에 따르면, 차속 센서 및 토크 센서에서 검출된 신호를 바탕으로 전자제어유닛의 제어에 의해 전기자 코일부가 자화되며, 영구자석부와 전기자 코일부간에 발생되는 인력과 척력을 바탕으로 래크 축을 좌측 또는 우측으로 밀어내줌으로써, 조향을 원활하게 하고, 기계적인 소음이 전혀 없으며, 동력조향장치의 전체적인 중량이 감소됨은 물론 이로 인해 연비가 절감될 뿐만 아니라 동력조향장치의 제조원가가 절감되면서 환경오염이 예방되어 상품성이 증진되는 이점이 있다.According to the electric power steering apparatus using the linear motor of the present invention as described above, the armature coil part is magnetized by the control of the electronic control unit based on the signals detected by the vehicle speed sensor and the torque sensor, and the permanent magnet part and the armature nose. By pushing the rack shaft to the left or right on the basis of manpower and repulsive forces generated between the parts, steering is smooth, there is no mechanical noise, and the overall weight of the power steering is reduced, which in turn reduces fuel economy. In addition, the manufacturing cost of the power steering device is reduced, there is an advantage that the environmental pollution is prevented to improve the commerciality.

또한, 본 발명의 선형모터를 이용한 전동식 동력조향장치를, 그 상면 일부분에 래크 기어부가 형성됨과 아울러 저면에 길이방향으로 다수개의 N 및 S극 영구자석이 교대로 배치된 영구자석부가 설치된 래크 축 및 차체의 적소에 고정 설치됨과 아울러 상기 영구자석부와 소정 두께의 공극을 형성하여 결합되도록 양측 벽면에 각각 전기자 코일이 형성된 전기자 코일부로 이루어지도록 함으로써, 상기 영구자석부 및 전기자 코일부의 크기가 전체적으로 커지게 됨에 따라 동력 보조를 위한 추력을 더욱 증대시킬 수 있는 이점이 있다.In addition, in the electric power steering apparatus using the linear motor of the present invention, the rack shaft is formed on the upper portion of the rack shaft and a plurality of N and S pole permanent magnets in the longitudinal direction alternately arranged in the longitudinal direction on the bottom shaft shaft and The permanent magnet part and the armature coil part are large in size by being fixedly installed in the vehicle body and made of an armature coil part having armature coils formed on both side walls so as to form a gap having a predetermined thickness with the permanent magnet part. As a result, there is an advantage that can further increase the thrust for power assistance.

Claims (2)

상단에 스티어링 휠이 장착됨과 아울러 하단에 피니언 샤프트가 연결되고, 상기 스티어링 휠과 피니언 샤프트의 사이에 복수의 유니버셜 조인트가 결합되어 상기 스티어링 휠의 회전을 좌ㆍ우측 바퀴에 전달하기 위한 스티어링 샤프트;A steering shaft mounted at an upper end and a pinion shaft connected at a lower end thereof, and a plurality of universal joints coupled between the steering wheel and the pinion shaft to transmit rotation of the steering wheel to left and right wheels; 상기 스티어링 샤프트의 토크를 측정하는 토크 센서;A torque sensor for measuring torque of the steering shaft; 차량의 속도를 측정하는 차속 센서;A vehicle speed sensor measuring a speed of the vehicle; 커버에 그 일부가 내장되고, 차량의 좌ㆍ우방향으로 연장됨과 아울러 일측부에 상기 피니언 샤프트에 맞물리는 래크 기어부가 형성된 래크 축을 구비하여 상기 스티어링 샤프트를 통해 전달되는 회전력을 좌ㆍ우측 바퀴로 전달하여 조향을 행하는 스티어링 링키지;A part of which is built into the cover, extends in the left and right directions of the vehicle, and has a rack shaft formed with a rack gear part engaged with the pinion shaft at one side to transmit the rotational force transmitted through the steering shaft to the left and right wheels. A steering linkage for steering; 상기 래크 축의 외주면에 다수개의 N극 및 S극 영구자석이 교대로 배치된 영구자석부;A permanent magnet part having a plurality of N pole and S pole permanent magnets alternately disposed on an outer circumferential surface of the rack shaft; 상기 스티어링 링키지의 커버 상에 상기 영구자석부와 대응되게 다수개의 전기자 코일이 결합된 전기자 코일부; 및An armature coil part having a plurality of armature coils coupled to the permanent magnet part on a cover of the steering linkage; And 상기 차속 센서 및 토크 센서에서 검출된 신호를 바탕으로 상기 전기자 코일부에 전류를 인가하여 자화시킴과 아울러 차량의 전체적인 제어를 담당하는 전자제어유닛을 포함하여 구성된 선형모터를 이용한 전동식 동력조향장치.An electric power steering apparatus using a linear motor comprising an electronic control unit which applies a current to the armature coil unit and magnetizes it based on the signals detected by the vehicle speed sensor and the torque sensor and controls the overall control of the vehicle. 상단에 스티어링 휠이 장착됨과 아울러 하단에 피니언 샤프트가 연결되고, 상기 스티어링 휠과 피니언 샤프트의 사이에 복수의 유니버셜 조인트가 결합되어 상기 스티어링 휠의 회전을 좌ㆍ우측 바퀴에 전달하기 위한 스티어링 샤프트;A steering shaft mounted at an upper end and a pinion shaft connected at a lower end thereof, and a plurality of universal joints coupled between the steering wheel and the pinion shaft to transmit rotation of the steering wheel to left and right wheels; 상기 스티어링 샤프트의 토크를 측정하는 토크 센서;A torque sensor for measuring torque of the steering shaft; 차량의 속도를 측정하는 차속 센서;A vehicle speed sensor measuring a speed of the vehicle; 그 단면이 '凸'형상으로 이루어지되, 상면에 상기 피니언 샤프트에 맞물리는 래크 기어부가 형성됨과 아울러 저면에 길이방향으로 다수개의 N극 및 S극 영구자석이 교대로 배치된 영구자석부가 설치되어 차량의 좌ㆍ우방향으로 연장된 래크 축을 구비하여 상기 스티어링 샤프트를 통해 전달되는 회전력을 좌ㆍ우측 바퀴로 전달하여 조향을 행하는 스티어링 링키지;The cross section is formed in a '凸' shape, the rack gear portion is engaged with the pinion shaft is formed on the upper surface, and the permanent magnet portion is provided with a plurality of N pole and S pole permanent magnets alternately arranged in the longitudinal direction on the bottom surface A steering linkage having a rack shaft extending in the left and right directions of the steering link to transmit the rotational force transmitted through the steering shaft to the left and right wheels for steering; 그 단면이 '凹'형상으로 이루어지되, 차체의 적소에 고정 설치되며, 상기 영구자석부와 소정 두께의 공극을 형성하여 삽입됨과 아울러 양측 벽면에 각각 전기자 코일이 형성된 전기자 코일부; 및An armature coil part having a cross-sectional shape of '凹' shape and fixedly installed in place of the vehicle body, inserted into the air by forming a gap having a predetermined thickness with the permanent magnet part, and an armature coil formed on each side wall; And 상기 차속 센서 및 토크 센서에서 검출된 신호를 바탕으로 상기 전기자 코일부에 전류를 인가하여 자화시킴과 아울러 차량의 전체적인 제어를 담당하는 전자제어유닛을 포함하여 구성된 선형모터를 이용한 전동식 동력조향장치.An electric power steering apparatus using a linear motor comprising an electronic control unit which applies a current to the armature coil unit and magnetizes it based on the signals detected by the vehicle speed sensor and the torque sensor and controls the overall control of the vehicle.
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CN116279773A (en) * 2023-05-23 2023-06-23 江苏华恬节能科技有限公司 Power-driven steering mechanism of workshop transport vehicle

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