KR20040101548A

KR20040101548A - 전동식 파워 스티어링장치

Info

Publication number: KR20040101548A
Application number: KR10-2004-7016898A
Authority: KR
Inventors: 아베마나부; 치카라이시가즈오; 다나카아츠시
Original assignee: 닛본 세이고 가부시끼가이샤
Priority date: 2002-04-25
Filing date: 2003-01-28
Publication date: 2004-12-02
Also published as: WO2003091083A1; EP1500573A4; AU2003263687A1; EP1500573A1; US7275618B2; JP2003312491A; US20050167182A1

Abstract

본 발명은 간소한 구성이면서, 전동 모터나 동력 잔달계의 과부하를 방지할 수 있는 전동식 파워 스티어링장치를 제공하기 위해서, 완충부재(121)를 래크축(112)에 설치하고, 래크축(112)의 스트로크 끝에서 래크 하우징에 면으로 접촉시키고 있고, 완충부재(121)는 적어도 일부에 영률이 100 내지 900Mpa인 소재를 갖기 때문에, 스트로크 끝에 있어서의 충격을 효과적으로 완화시킬 수 있다.

Description

전동식 파워 스티어링장치{Electric power steering device}

차량의 전동식 파워 스티어링장치로서, 보조 조타 토크가 되는 전동 모터의 회전출력을 톱니 바퀴장치에 의해 감속하여 조타 기구의 이동 축[래크(rack)축 등]에 전달하여, 스티어링 휠의 수동력을 보조하여 이동 축을 소정 범위 내에서 왕복 동작시킴으로써, 차륜의 조타를 하도록 구성한 것이 알려져 있다. 여기서, 이동 부재의 스트로크 끝(말단)에서 이동 부재가 래크 하우징에 충돌 접촉하고, 그것에 의하여 스티어링장치의 전달 경로 내에 충격력이 발생하는 경우가 있다. 이러한 충격력에 의해, 전동 모터나 동력 전달 기구의 손상을 초래할 우려가 있다.

이러한 충격력을 완화 또는 해소하기 위해서, 종래 기술에 있어서는 전동 모터의 회전 축 등에 토크 리미터를 배치하는 것이 행하여지고 있다(일본 특개평 9-84300호, 또는 일본 특개평 9-221045호).

그러나 최근 조타감 향상 등의 이유에 의해 전동 모터의 관성을 억제하고자하는 요구가 있지만, 토크 리미터를 전동 모터 내에 내장한 구성에서는 회전 축의 관성이 커지고, 또한 전동 모터의 소형화도 도모할 수 없다고 하는 문제가 있다. 또, 마찰 부재를 사용하여 토크 리미터의 기능을 발휘시키는 구성에서는 장기간의 사용에 의해 마찰 부재가 마모되어, 리미트 토크가 초기 성능보다 저하될 가능성도 있었다.

이러한 문제에 대하여, 일본 특개평 8-11728호에서는 이동 축인 래크 축의 래크 단부에 있어서, 하우징과의 접촉부에 디스크 스프링(disc spring)을 설치하는 것으로 스트로크 끝의 충격을 흡수하려고 하고 있다. 이러한 구성에서는 상술한 바와 같은 문제는 생기지 않지만, 한정된 공간 내에서 디스크 스프링을 완충재로서 기능시키려고 하면, 발생하는 응력이 높아지기 때문에, 디스크 스프링에 대한 부하가 높아질 가능성이 있었다.

본 발명은 전동식 파워 스티어링장치에 관한 것으로, 특히 잡음(noise)의 발생을 억제할 수 있는 전동식 파워 스티어링장치에 관한 것이다.

도 1은 충격 에너지를 흡수할 때의 영률이 다른 소재에 관한 디플렉션에 대한 압축 하중의 선도.

도 2는 제 1 실시예에 관계되는 전동식 파워 스티어링장치(100)의 축선방향 일부를 단면으로 도시하는 정면도.

도 3은 도 2의 전동식 파워 스티어링장치의 III부의 확대도.

도 4는 완충 부재(121)의 상면도.

도 5는 제 2 실시예에 관계되는 전동식 파워 스티어링장치의 도 3과 같은 단면도.

도 6은 제 3 실시예에 관계되는 전동식 파워 스티어링장치의 도 3과 같은 단면도.

도 7은 제 4 실시예에 관계되는 전동식 파워 스티어링장치의 도 3과 같은 단면도.

도 8은 제 5 실시예에 관계되는 전동식 파워 스티어링장치의 도 3과 같은 단면도.

도 9는 제 6 실시예에 관계되는 전동식 파워 스티어링장치의 도 3과 같은 단면도.

도 10은 제 7 실시예에 관계되는 전동식 파워 스티어링장치의 도 3과 같은 단면도.

도 11은 제 8 실시예에 관계되는 전동식 파워 스티어링장치의 도 3과 같은 단면도.

도 12는 제 9 실시예에 관계되는 전동식 파워 스티어링장치의 도 3과 같은 단면도.

도 13은 제 10 실시예에 관계되는 전동식 파워 스티어링장치의 도 3과 같은 단면도.

도 14는 제 11 실시예에 관계되는 전동식 파워 스티어링장치의 도 3과 같은 단면도.

본 발명은 이러한 종래 기술의 문제점을 감안하여, 간소한 구성이면서, 전동 모터나 동력 전달계의 과부하를 방지할 수 있는 전동식 파워 스티어링장치를 제공하는 것을 목적으로 한다.

제 1 본 발명의 전동식 파워 스티어링장치는 하우징과 상기 하우징에 설치된 모터와 상기 모터로부터 보조 조타력이 입력되고, 차륜을 조타하기 위하여, 상기 하우징에 규제되는 범위 내에서 왕복 동작이 자유롭게 되어 있는 이동 축과 스티어링 휠에 연결된 입력 축과 상기 입력 축과 상기 이동 축을 동력 전달이 가능하게연결하고 있는 동력 전달수단과 상기 이동 축에 설치되어, 상기 이동 축의 왕복 동작의 말단에서 상기 하우징에 면으로 접촉하는 완충 부재를 갖고, 상기 완충 부재는 적어도 일부분에 영률(young's modulus)이 100 내지 900Mpa인 소재를 갖기 때문에, 상기 이동 부재의 왕복 동작의 말단(스트로크 끝)에 있어서의 충격을 효과적으로 완화할 수 있다. 이 점에 관해서 상세하게 설명한다.

차량에 있어서, 차륜과 펜더(fender)나 사이드 부재 등의 간섭을 막기 위해서, 차륜의 꺾는 각은 소정치를 넘지 않도록 설정되어 있다. 차륜 꺾는 각의 규제는 예를 들면 래크 피니언(pinion)식 스티어링장치의 경우, 래크의 스트로크량을 규제하는 것으로 행하고 있다. 이러한 경우, 스트로크의 규제는 이동 축(여기서는 래크 축) 끝에 설치된 볼 조인트(ball joint)와 래크 하우징을 접촉시킴으로써 행하고 있다. 이것을 끝 접촉이라고 한다. 이동 축의 이동을 끝 접촉에 의해서 저지한 경우, 이동 축이나 스티어링 휠 등의 큰 관성체가 급정지하는 것으로, 이동 축에는 충격 축력, 회전 축에는 충격 토크가 발생한다. 전동식 파워 스티어링장치는 그 회전력을 감속기로 증가되고 있으므로, 스티어링 축 주위의 관성에, 감속비의 2승배된 모터 관성이 가해지기 때문에, 유압식 파워 스티어링장치와 비교하여, 전동식 파워 스티어링장치의 스티어링계의 관성은 2배 정도로 증대하고 있다.

사고 등을 제외한 통상의 사용상태에서, 가장 높은 충격력이 발생하는 상황은 차량정비 등에서 잭업(jack up)한 상태로, 작업자가 차륜을 직접 조타시켜 끝 접촉하는 케이스이다. 이러한 경우, 이동 축의 이동속도가 통상 조타의 4 내지 5배에나 도달하여, 정지하여 조타하는 등의 통상의 조타로 끝 접촉한 경우에 비교하여 충격력도 대략 동배로 커진다. 유압식 파워 스티어링장치의 경우, 이 조건에 있어서도, 일반적인 승용차에 요구되는 스티어링 축의 비틀림(torsional) 강도 300Nm에 도달하지 않아, 강도적으로 문제가 되는 것은 아니지만, 전동식 파워 스티어링장치에 있어서는 관성이 배 가까이 되기 때문에, 예를 들면 래크 축과 피니언의 기어 강도가 부족할 우려가 있다.

완충 목적으로 피크 하중을 내리기 위해서는 강성을 내려 디플렉션(deflection)을 크게 하는 것이 요구되지만, 스티어링계에서는 디플렉션 양을 함부로 크게 할 수는 없다. 한편, 래크 축과 피니언의 기어를 보호하기 위해서, 일본 특개평 8-11728호와 같이, 이동 축에 디스크 스프링을 설치한 경우, 디스크 스프링에 대한 입력 하중은 통상의 조타에서의 끝 접촉 뿐만 아니라, 상기한 잭업시의 끝 접촉을 고려해야만 한다. 입력 하중이 커지면 당연 디스크 스프링의 디플렉션 양도 비례하여 증대하지만, 최대 디플렉션 양의 경우에도, 상술한 타이어 최대 꺾는 각을 넘어서는 안된다. 통상의 조타에 있어서의 끝 접촉과 최악 조건에서의 끝 접촉에서는 디플렉션도 5배 정도 다른 것이 되기 때문에, 최대 디플렉션만큼, 실 조타에서의 래크 스트로크를 작게 설정해야만 하고, 그 만큼 타이어 꺾는 각이 감소되게 된다. 즉, 완충 효과를 높이기 위해서 디스크 스프링의 강성을 낮게 한 경우, 차량 꺾는 각이 부족하여 차량의 돌림이 악화되는 등의 문제가 있다. 그렇지만, 이러한 디스크 스프링의 최대 디플렉션 양을 작게 억제하고자 하면, 스프링재의 판 두께를 두껍게 해야만 하고, 그것에 의하여 완충 효과가 감소된다고 하는 문제가 있다.

그래서, 본 발명에 있어서는 상기 완충 부재가 상기 이동 축의 왕복 동작의 말단에서, 면으로 접촉시킴에 따라, 상기 완충 부재의 최대 디플렉션 양을 억제하도록 하고 있고, 게다가 상기 완충 부재에, 적어도 일부분에 영률이 100 내지 900Mpa인 소재를 사용하는 것으로, 그 디플렉션 양을 작게 억제하면서도, 상기 이동 부재의 왕복 동작의 말단(스트로크 끝)에 있어서의 충격을 효과적으로 완화하고 있는 것이다.

여기서, 상기 소재의 영률에 주목하기 위해서, 상기 완충 부재의 내구성을 고려한 경우, 그 왜곡률을 작게 해야만 하지만, 디플렉션 양이 커지면 그 만큼 충분한 부피를 확보할 필요가 있고, 한정된 공간 내에서는 부피의 증대에 한도가 있다. 통상, 래크 피니언 스티어링 기어에 있어서, 차량측으로부터 허용되는 스트로크의 불균일함은 ±1 내지 2㎜ 정도이기 때문에, 최대 디플렉션은 2㎜를 넘지 않는 강성으로 하는 것이 바람직하다.

그러나, 상기 완충 부재의 강성이 과도하게 높으면, 최대 디플렉션시의 발생 하중이 커져 버려 충격 완화 효과를 기대할 수 없다. 또한 발생 하중이 기어 강도 이상으로 되어 버리면, 원래의 목적을 달성할 수 없다.

따라서, 발생하는 최대 하중과 최대 디플렉션 양은 상한치가 있고(Fmax, δmax), 이것을 만족하기 위해서는 강성을 어떤 범위 내에 둘 필요가 있으며, 또한 이동 축의 왕복거리(래크 스트로크)를 확보하여, 주변 부품과의 간섭을 억제한다고 하는 것도 함께 달성하기 위해서는 어떤 한정된 범위의 영률을 갖는 소재를 사용할 필요가 있다.

영률(E)이 구체적으로 설정되는 계산의 흐름을 나타낸다. 압축 응력(σ), 압축 하중(F), 압축 면적(S), 왜곡(ε)으로 하면,

E=σ/ε=F/(S·ε) (1)

이 된다. 여기서, 대략의 사용 조건으로부터 고려하여, F=30000 내지 40000(N), ε=0.2 내지 0.3(왜곡률 20 내지 30%), S=3 내지 5×10^-4(mm²)로 하면

Emax=666(MPa)

Emin=200(MPa)

이 된다. 단, 스티어링, 모터 관성이나 충격 입력 조건 등에 의해 하중(F)이 기어 박스 등 설치 주위 형상 등으로부터, S가 다소 변화하게 된다. 따라서 적용되는 영률(E)은 상기 범위에 속하는 100 내지 900(MPa)이 요구된다고 판단된다.

도 1은 충격 에너지를 흡수할 때의 영률이 다른 소재에 관한 디플렉션에 대한 압축 하중의 선도를 도시하고, 사선부 면적이 충격 흡수 에너지이다. 도면 중, A는 수지 소재의 특성을 도시하고, B 내지 D는 영률이 다른 고무 소재의 특성을 도시하고 있다. 상술한 한정되는 조건하의 사용에 있어서, 적절하게 에너지 흡수를 행하려고 하여도, 영률(E)이 1 내지 10(N4Pa) 정도이면 완충 부재의 강성이 부족하여, 요구되는 에너지 흡수를 행하게 하면 디플렉션 값이 지나치게 커져, 파탄할 우려가 있다. 한편, 영률(E)이 900 내지 40000(MPa) 정도이면, 반대로 완충 부재의 강성이 지나치게 높아져 디플렉션 값은 억제할 수 있지만, 완충 효과가 부족하여, 발생하는 최대 하중이 커져 버린다. 물론 이 이상의 영률을 갖는 소재에 있어서도마찬가지이며, 또, 수지는 유리형의 영역에서 사용하기 때문에 인성(toughness)이 저하되어, 크랙이 발생 등을 고려하여 바람직하지 않다. 따라서, 도 1에 있어서, Fmax와 δmax로 규제되는 흑색 틀 내에 수습되는 것은 특성 B, C의 수지 소재뿐이다. 이러한 특성을 갖는 소재로서는 폴리우레탄고무 등이 존재한다.

제 2 본 발명의 전동식 파워 스티어링장치는 하우징과 상기 하우징에 설치된 모터와 상기 모터로부터 보조 조타력이 입력되고, 차륜을 조타하기 위하여, 상기 하우징에 규제되는 범위 내에서 왕복 동작이 자유롭게 되어 있는 이동 축과 스티어링 휠에 연결된 입력 축과 상기 입력 축과 상기 이동 축을 동력 전달이 가능하게 연결하고 있는 동력 전달수단과 상기 이동 축에 설치되고, 상기 이동 축의 왕복 동작의 말단에서 상기 하우징에 면으로 접촉하는 완충 부재를 갖고, 상기 완충 부재는 금속부재와 고무 또는 수지 소재로 형성되는 탄성부재로 이루어지고, 상기 금속부재는 축선방향으로 연장되는 구멍을 갖고, 상기 금속부재의 축선방향 양단면에 부착된 상기 탄성부재는 상기 구멍을 통해서 연결하고 있기 때문에, 상기 금속부재와 상기 탄성부재를 접착 강도를 높이지 않더라도, 상기 금속부재와 상기 탄성부재의 분리가 방지되어 내구성이 뛰어나다.

제 3 본 발명의 전동식 파워 스티어링장치는 하우징과 상기 하우징에 설치된 모터와 상기 모터로부터 보조 조타력이 입력되고, 차륜을 조타하기 위하여, 상기 하우징에 규제되는 범위 내에서 왕복 동작이 자유롭게 되어 있는 이동 축과 스티어링 휠에 연결된 입력 축과 상기 입력 축과 상기 이동 축을 동력 전달이 가능하게 연결하고 있는 동력 전달수단과 상기 이동 축에 설치되어, 상기 이동 축의 왕복 동작의 말단에서 상기 하우징에 면으로 접촉하는 완충 부재를 갖고, 상기 완충 부재는 금속부재와 고무 또는 수지 소재로 형성되는 탄성부재로 이루어지고, 상기 탄성부재는 상기 금속부재의 축선방향 양단면의 적어도 한쪽의 면과 상기 금속부재와 상기 이동 부재 사이에 배치되어 있기 때문에, 상기 이동 축의 설치부의 치수 정밀도를 향상시키지 않아도, 상기 금속부재와 상기 이동 부재 사이의 상기 탄성부재가 적절하게 변형되는 것으로, 상기 완충 부재를 덜걱거림 없이 설치할 수 있고, 또 설치시에 서로의 상처 등의 불량이 생기는 것을 방지할 수 있다.

이하, 본 발명의 실시예를 도면을 참조하여 이하에 상세하게 설명한다. 도 2는 본 발명의 실시예에 관계되는 전동식 파워 스티어링장치(100)의 축선방향 일부를 단면으로 도시하는 정면도이다.

도 2에 있어서, 전동식 파워 스티어링장치(100)에 있어서, 하우징 본체(110)와 이로부터 연장되는 래크 하우징(110)으로 하우징을 구성하고 있다. 하우징 본체(101) 및 래크 하우징(110)은 도시하지 않는 브래킷(bracket)에 의해 도시하지 않는 차체에 고정되어 있고, 하우징을 일체적으로 형성하고 있다.

하우징 본체(101)의 내측에는 일단을 스티어링 샤프트 및 스티어링 휠(도시하지 않음)에 연결하도록 되어 있는 입력 축(111)이 도 2의 위쪽으로부터 경사로 연장되고, 한편, 하우징 본체(101) 및 래크 하우징(110) 내에는 이동 축인 래크 축(112)이 연장되어 있다. 입력 축(111)의 도 2의 아래쪽 끝에는 도시하지 않는 피니언이 형성되어, 래크 축(112)의 래크 이(112a)에 결합하고 있고, 입력 축(111)의 회전에 의해 래크 축(112)은 도 2에서 좌우로 이동하도록 되어 있다. 이러한 피니언과 래크 이(112a)가 동력 전달수단을 구성한다.

토크 검출장치(도시하지 않음)가 하우징 본체(101) 내에 설치되어 있다. 이 토크 검출장치는 토션 바(torsion bar)의 비틀림을 이용하여 입력 축(111)에 가해진 토크를 검출하고, 그것에 대응하는 신호치를 출력하는 것이며, 그 구성에 대해서는 잘 알려져 있기 때문에, 이하에 상세한 것은 기재하지 않는다.

또한, 하우징 본체(101) 내에는 입력 축(111)에 연결된 감속수단(예를 들면 도시하지 않는 웜 기어 기구)이 설치되고, 하우징 본체(101)에 설치된 전동 모터(114)의 회전 축(도시하지 않음)으로부터의 동력을 감속하여 입력 축(111)에 전달하도록 되어 있다. 또, 토크 검출장치 및 전동 모터(114)는 도시하지 않는 제어장치에 접속되어 있다.

래크 축(112)의 양단에 나사 결합으로 설치된 볼 조인트(115, 116)에는 각각 지지봉(117, 118)의 구상 단부(117a, 118a)가 구동이 자유롭게 설치되어 있다. 볼 조인트(115, 116)의 주위에는 방진용 부츠(119, 120; boot)가 설치되어 있다.

도 3은 도 2의 전동식 파워 스티어링장치의 III부의 확대도이다. 도 3에 있어서, 래크 축(112)의 단부 주위에서, 볼 조인트(115)의 단면(도 3에서 우단면)에 접촉하도록 하여, 링형의 완충 부재(121)가 배치되어 있다. 도 4의 상면도에 도시하는 바와 같이, 완충 부재(121)는 내주에 3개의 돌기(121a)를 갖고 있고, 래크 축(112)의 외주에 설치될 때에는 돌기(121a)가 탄성 변형하는 것으로, 방사상방향 및 액셜방향에 덜걱거림없이 설치되고, 더구나 래크 축(112)의 치수 정밀도를 특별히 향상시키지 않더라도, 확실하게 설치할 수 있다. 본 실시예에 있어서는 환상 부재(121)는 영률(E)=100 내지 900Mpa의 탄성 소재(예를 들면 폴리우레탄)만으로 형성되어 있다.

도 2에 도시하는 전동식 파워 스티어링장치(100)의 작용에 관해서, 이하에 설명한다. 도시하지 않는 스티어링 휠로부터의 조타 토크의 입력에 의해, 입력 축(111)이 회전하여, 래크 축(112)에 토크가 전달된다. 이 경우에 있어서, 토크 검출장치에서 검출된 토크의 값은 도시하지 않는 제어회로로 보내고, 거기서 소정치와 비교된다. 상기 토크가 소정치를 넘는 경우에는 보조 조타력을 필요로 하는 경우이기 때문에, 전동 모터(114)를 구동하기 위해서 구동 지령이 내려진다. 구동 지령에 의해 구동된 전동 모터(114)는 도시하지 않는 감속 기구를 통해서 입력 축(111)을 회전시켜, 래크 축(112)을 축선방향으로 이동시킨다. 토크 검출장치(113)에서 검출된 토크의 값이 소정치보다 낮은 경우에는 보조 조타력은 불필요하기 때문에, 전동 모터(114)는 구동되지 않는다.

그런데, 래크 축(112)의 이동은 무한하게 행하여지는 것이 아니라, 좌우 어느 하나의 방향으로 소정량만큼 이동하면, 왕복 동작의 말단(스트로크 끝)에 도달하여, 그 이동이 규제된다. 여기서, 스트로크 끝 근방에서, 차륜이 도로변 턱에 올라가거나 정비 중에 차륜을 급격하게 움직인 경우에는 고속으로 래크 축(112)이 이동하여 스트로크 끝에 닿거나, 그 작동 스피드가 감속비 배분 배속된 스피드로 회전하고 있는 전동 모터(114)가 돌연히 정지하게 되어, 이 전동 모터(114)의 관성에 의한 충격력이 감속 기구에 더해져, 기어나 베어링 등의 파손을 초래할 우려가 있다.

이러한 경우에 있어서, 본 실시예에 의한 전동식 파워 스티어링장치에 의하면, 이러한 스트로크 끝에서, 래크 축(112)과 함께 이동하는 완충 부재(121)의 단면이 래크 하우징(110)의 단면(110a)에 충돌 접촉하였을 때에, 탄성 변형함으로써 충돌 접촉시의 충격력을 완화시키고, 그것에 의하여 전달계에서의 충격력의 발생을 억제할 수 있다.

유압식 파워 스티어링장치나 매뉴얼 스티어링장치에서는, 입력되는 충격 하중에 영향을 주는 관성은 스티어링 휠 등의 스티어링계의 관성뿐이며, 일반적으로는 관성 모멘트 400(gf·cm·s2) 정도이다. 하지만 전동식 파워 스티어링장치에서는 상술한 스티어링계의 관성에 덧붙여, 일반적으로 관성 모멘트 2 내지 4(gf·cm·s2) 정도의 모터 관성이, 감속 기어비의 자승으로 증폭되어 입력하기 위해서, 유압식 파워 스티어링장치나 매뉴얼 스티어링장치에 대하여, 약 3배의 충격 하중이 입력되기 때문에, 완충 부재(121)의 완충 효과는 중요하다.

또한 완충 부재(121)에 입력되는 충격 하중은 상술한 스티어링계 관성 모멘트나 모터 축 관성 모멘트를 래크 축(112)상에 환산한 질량과 충격 입력 속도에 의하여 결정된다. 그리고 흡수되는 에너지는 완충 부재(121)의 압축 하중과 디플렉션에 의하여 결정되기 때문에, 이들을 적정하게 설정하는 것이 필요하게 된다. 따라서, 상술한 바와 같은 영률(E)이 100 내지 900(N4Pa)인 고무와 플라스틱의 중간적인 특성을 가진 소재, 예를 들면 폴리우레탄 고무를 사용하여 완충 부재(121)를 형성하는 것으로, 완충 효과에 필요한 디플렉션 양을 적정치로 할 수 있고, 충격 하중의 최대치도 문제 없는 레벨까지 감소시킬 수 있다.

또한, 완충 부재(121)를 장착하는 경우, 한정된 공간 내에서, 래크 축(112)의 래크 스트로크를 확보해야만 하기 때문에, 그 두께가 제한된다. 또한 필요 강도 확보를 위해 설정되는 래크 직경으로부터, 완충 부재(121)의 내경이 결정되고, 부츠(119, 120)나 도시하지 않는 기어 박스의 간섭방지로부터, 완충 부재(121)의 외경이 어떤 상한치 이하로 제약된다. 따라서 완충 부재(121)의 치수는 어느 정도의 범위 내에 들어가게 된다.

도 5는 제 2 실시예에 관계되는 전동식 파워 스티어링장치의 도 3과 같은 단면도이다. 도 5에 있어서, 제 2 실시예에 관계되는 완충 부재(221)는 상술한 범위의 영률(E)을 갖는 폴리우레탄 소재만으로 이루어지지만, 도 3, 4의 실시예와는 달리, 돌기를 내주면에 갖고 있지 않기 때문에, 래크 축(112) 외주면과의 결합은 완충 부재(121)의 내주면 전체에 의해서 행하는 것이다.

도 6은 제 3 실시예에 관계되는 전동식 파워 스티어링장치의 도 3과 같은 단면도이다. 도 6에 있어서, 제 3 실시예에 관계되는 완충 부재(321)는 링형의 금속부재(321a)의 볼 조인트(115)측에, 상술한 범위의 영률(E)을 갖는 폴리우레탄 소재로 이루어지는 링형의 탄성부재(321b)를 접착하여 이루어진다. 또한, 금속부재(321a)는 하우징(110)의 볼 조인트(115)가 수용되는 구멍 내에 압입되어 있다. 이러한 케이스에서는 래크 축(112)의 스트로크 끝에서 볼 조인트(115)의 단면이 탄성부재(321b)에 접촉한다.

도 7은 제 4 실시예에 관계되는 전동식 파워 스티어링장치의 도 3과 같은 단면도이다. 도 7에 있어서, 제 4 실시예에 관계되는 완충 부재(421)는 링형의 금속부재(421a)의 축선방향 양단면에, 상술한 범위의 영률(E)을 갖는 폴리우레탄 소재로 이루어지는 링형의 탄성부재(421b)를 접착하여 이루어지며, 즉 이러한 양단면을 탄성부재(421b)의 사이에 두도록 되어 있다. 금속부재(421a)는 하우징(110)의 볼 조인트(115)가 수용되는 구멍 내에 압입되어 있다. 또한, 본 실시예에서는 금속부재(421b)에는 주방향을 따라 복수의 축선방향 구멍(421c)이 형성되어 있고, 금속부재(421a)의 양단면의 탄성부재(421b)는 축선방향 구멍(421c)을 통해서 접속되어 있기 때문에, 금속부재(421a)와 탄성부재(421b)의 강고한 일체화를 도모할 수 있어, 취급성·내구성이 뛰어나다.

도 8은 제 5 실시예에 관계되는 전동식 파워 스티어링장치의 도 3과 같은 단면도이다. 도 8에서, 제 5 실시예에 관계되는 완충부재(521)는 링형의 금속부재(521a)의 축선방향 양단면에, 상술한 범위의 영률(E)을 갖는 폴리우레탄 소재로 이루어지는 링형의 탄성부재(521b)를 접착하여 이루어지며, 즉 이러한 양단면을 탄성부재(521b)의 사이에 두도록 되어 있다. 또한, 본 실시예에서도, 금속부재(521b)에는 주방향을 따라 복수의 축선방향 구멍(521c)이 형성되어 있고, 금속부재(521a)의 양단면의 탄성부재(521b)는 축선방향 구멍(521c)을 통해서 접속되어 있기 때문에, 금속부재(521a)와 탄성부재(521b)의 강고한 일체화를 도모할 수 있어, 취급성·내구성이 뛰어나다. 또, 금속부재(521a)와 래크 하우징(110) 사이에는 톨러런스 링(tolerance ring;522)이 설치되어 있다.

도 9는 제 6 실시예에 관계되는 전동식 파워 스티어링장치의 도 3과 같은 단면도이다. 도 9에 있어서, 제 6 실시예에 관계되는 완충 부재(621)는 링형의 금속부재(621a)의 래크 하우징(110)측에, 상술한 범위의 영률(E)을 갖는 폴리우레탄 소재로 이루어지는 링형의 탄성부재(621b)를 접착하여 이루어진다. 또한, 탄성부재(621b)는 금속부재(621a)의 내주면에 막 형상으로 부착되어 있고, 이러한 부분이 장착시에 적절하게 변형되는 것으로, 래크 축(112)의 외주면에 대하여 완충 부재(621)를 덜걱거림없이 용이하게 설치하도록 되어 있다.

도 10은 제 7 실시예에 관계되는 전동식 파워 스티어링장치의 도 3과 같은 단면도이다. 도 10에 있어서, 제 7 실시예에 관계되는 완충부재(721)는 링형의 금속부재(721a)의 축선방향 양단면에, 상술한 범위의 영률(E)을 갖는 폴리우레탄 소재로 이루어지는 링형의 탄성부재(721b)를 접착하여 이루어지며, 즉 이러한 양단면을 탄성부재(721b)의 사이에 두도록 되어 있다. 또한, 본 실시예에서도, 금속부재(721b)에는 주방향을 따라 복수의 축선방향 구멍(721c)이 형성되어 있고, 금속부재(721a)의 양단면의 탄성부재(721b)는 축선방향 구멍(721c)을 통해서 접속되어 있기 때문에, 금속부재(721a)와 탄성부재(721b)의 강고한 일체화를 도모할 수 있어, 취급성. 내구성이 뛰어나다. 또, 금속부재(721a)의 내주면이 래크 축(112)의 축경부(112d)와 결합하고 있다.

도 11은 제 8 실시예에 관계되는 전동식 파워 스티어링장치의 도 3과 같은 단면도이다. 도 11에 있어서, 제 8 실시예에 관계되는 완충 부재(821)는 링형의 금속부재(821a)의 축선방향 양단면에, 상술한 범위의 영률(E)을 갖는 폴리우레탄 소재로 이루어지는 링형의 탄성부재(821b)를 접착하여 이루어지며, 즉 이러한 양단면을 탄성부재(821b)의 사이에 두도록 되어 있다. 또한, 본 실시예에서도, 금속부재(821b)에는 주방향을 따라 복수의 축선방향 구멍(821c)이 형성되어 있고, 금속부재(821a)의 양단면의 탄성부재(821b)는 축선방향 구멍(821c)을 통해서 접속되어 있기 때문에, 금속부재(821a)와 탄성부재(821b)의 강고한 일체화를 도모할 수 있어, 취급성, 내구성이 뛰어나다. 또, 탄성부재(821b)는 금속부재(821a)의 내주면에 막 형상으로 부착되어 있고, 이러한 부분이 장착시에 적절하게 변형되는 것으로, 래크 축(112)의 외주면에 대하여 완충 부재(821)를 덜걱거림없이 용이하게 설치할 수 있도록 되어 있다.

도 12는 제 9 실시예에 관계되는 전동식 파워 스티어링장치의 도 3과 같은 단면도이다. 도 12에 있어서, 제 9 실시예에 관계되는 완충 부재(921)는 링형의 금속부재(921a)의 축선방향 양단면에, 상술한 범위의 영률(E)을 갖는 폴리우레탄소재로 이루어지는 링형의 탄성부재(921b)를 접착하여 이루어지며, 즉 관계되는 양단면을 탄성부재(921b)의 사이에 두도록 되어 있다. 또한, 본 실시예에서도, 금속부재(921b)에는 주방향을 따라 복수의 축선방향 구멍(921c)이 형성되어 있고, 금속부재(921a)의 양단면의 탄성부재(921b)는 축선방향 구멍(921c)을 통해서 접속되어 있기 때문에, 금속부재(921a)와 탄성부재(921b)의 강고한 일체화를 도모할 수 있어, 취급성·내구성이 뛰어나다. 또, 탄성부재(921b)는 금속부재(921a)의 내주면에 부분적으로 막 형상으로 부착되어 있고, 이러한 부분이 장착시에 적절하게 변형되는 것으로, 래크 축(112)의 외주면에 대하여, 완충부재(921)를 덜걱거림없이 용이하게 설치할 수 있도록 되어 있다.

도 13은 제 10 실시예에 관계되는 전동식 파워 스티어링장치의 도 3과 같은 단면도이다. 도 13에 있어서, 제 10 실시예에 관계되는 완충 부재(1021)는 링형의 금속부재(1021a)의 축선방향 양단면에, 상술한 범위의 영률(E)을 갖는 폴리우레탄 소재로 이루어지는 링형의 탄성부재(1021b)를 접착하여 이루어지며, 즉 이러한 양단면을 탄성부재(1021b)의 사이에 두도록 되어 있다. 또한, 본 실시예에서도, 금속부재(1021b)에는 주방향을 따라 복수의 축선방향 구멍(1021c)이 형성되어 있고, 금속부재(1021a)의 양단면의 탄성부재(1021b)는 축선방향 구멍(1021c)을 통해서 접속되어 있기 때문에, 금속부재(1021a)와 탄성부재(1021b)의 강고한 일체화를 도모할 수 있어, 취급성·내구성이 뛰어나다. 또, 금속부재(1021a)의 내주면과 래크 축(112)의 외주면 사이에는 톨러런스 링(1022)이 배치되어 있다.

도 14는 제 11 실시예에 관계되는 전동식 파워 스티어링장치의 도 3과 같은단면도이다. 도 14에 있어서, 제 11 실시예에 관계되는 완충 부재(1121)는 링형의 금속부재(1121a)의 주로 도면에서 축선방향 좌측면에, 상술한 범위의 영률(E)을 갖는 폴리우레탄 소재로 이루어지는 링형의 탄성부재(1121b)를 접착하고 있지만, 이러한 탄성부재(1121b)는 금속부재(1121a)의 내주면을 지나서 도면에서 우측면에 도달하는 동시에, 금속부재(1121a)의 외주면에도 도달하고 있다. 또한, 탄성부재(1121b)의 도면에서 축선방향 좌측면에는 판부재(1121c)가 배치되어 있고, 판부재(1121c)에 주방향에 등간격으로 형성된 구멍(1121d) 내에, 탄성부재(1121b)의 일부가 들어가는 것으로 양자는 일체로 되어 있다. 판부재(1121c)는 충돌 접촉시에 탄성부재(1121b)와 볼 조인트(115)의 지지면(bearing surface)을 확보하여, 그 응력을 완화하는 것에 기여한다.

이상, 본 발명을 실시예를 참조하여 설명하였지만, 본 발명은 상기 실시예에 한정하여 해석되어서는 안되고, 적절하게 변경·개량이 가능한 것은 물론이다. 예를 들면, 본 발명은 이동 축으로서 볼 나사 축을 포함하는 볼 나사 타입의 전동식 파워 스티어링장치에도 적용할 수 있다.

이상 설명한 바와 같이, 본원 발명의 전동식 파워 스티어링장치에 의하면, 간소한 구성이면서, 전동 모터나 동력 전달계의 과부하를 방지할 수 있는 전동식 파워 스티어링장치를 제공할 수 있다.

Claims

하우징과;

상기 하우징에 설치된 모터와;

상기 모터로부터 보조 조타력이 입력되고, 차륜을 조타하기 위하여, 상기 하우징에 규제되는 범위 내에서 왕복 동작이 자유롭게 되어 있는 이동 축과;

스티어링 휠에 연결된 입력 축과;

상기 입력 축과 상기 이동 축을 동력 전달이 가능하게 연결하고 있는 동력 전달수단과;

상기 이동 축과 상기 하우징 중 어느 하나에 설치되고, 상기 이동 축의 왕복 동작의 말단에서 상기 하우징에 면으로 접촉하는 완충 부재를 갖고,

상기 완충 부재는 적어도 일부분에 영률이 100 내지 900Mpa인 소재를 갖는 것을 특징으로 하는 전동식 파워 스티어링장치.
하우징과;

상기 하우징에 설치된 모터와;

상기 모터로부터 보조 조타력이 입력되고, 차륜을 조타하기 위하여, 상기 하우징에 규제되는 범위 내에서 왕복 동작이 자유롭게 되어 있는 이동 축과;

스티어링 휠에 연결된 입력 축과;

상기 입력 축과 상기 이동 축을 동력 전달이 가능하게 연결하고 있는 동력전달수단과;

상기 이동 축에 설치되어, 상기 이동 축의 왕복 동작의 말단에서 상기 하우징에 면으로 접촉하는 완충 부재를 갖고,

상기 완충 부재는 금속부재와 고무 또는 수지 소재로 형성되는 탄성부재로 이루어지고, 상기 금속부재는 축선방향으로 연장되는 구멍을 갖고, 상기 금속부재의 축선방향 양단면에 부착된 상기 탄성부재는 상기 구멍을 통해서 연결하고 있는 것을 특징으로 하는 전동식 파워 스티어링장치.
하우징과;

상기 하우징에 설치된 모터와;

상기 모터로부터 보조 조타력이 입력되고, 차륜을 조타하기 위하여, 상기 하우징에 규제되는 범위 내에서 왕복 동작이 자유롭게 되어 있는 이동 축과;

스티어링 휠에 연결된 입력 축과;

상기 입력 축과 상기 이동 축을 동력 전달이 가능하게 연결하고 있는 동력 전달수단과;

상기 이동 축에 설치되어, 상기 이동 축의 왕복 동작의 말단에서 상기 하우징에 면으로 접촉하는 완충 부재를 갖고,

상기 완충 부재는 금속부재와 고무 또는 수지 소재로 형성되는 탄성부재로 이루어지고, 상기 탄성부재는 상기 금속부재의 축선방향 양단면의 적어도 한쪽의 면과 상기 금속부재와 상기 이동 부재 사이에 배치되어 있는 것을 특징으로 하는전동식 파워 스티어링장치.