KR20050094928A - 전동식 파워 스티어링 장치 - Google Patents

Abstract

개시된 본 발명은 랙타입 전동식 파워 스티어링 장치에 관한 것으로, 그 기술적인 구성은, 랙타입 전동식 스티어링 장치에 있어서, 랙 하우징(1)에 내설되는 랙바(2)가 서포트 요크와 볼너트(6) 및 유격보상수단이 구비된 랙부시에 의해 3점 지지토록 구성되되, 상기 유격보상수단은, 랙 하우징(1) 일측에 임의의 형상을 갖으며 일측이 절개된 가이드구 하우징(10)이 일체로 형성되고, 상기 가이드구 하우징(10)에는 일측에 경사진 테이퍼면을 갖는 가이드구(102)가 내설되며, 랙부시 (90)외주부 일측에는 상기 가이드구(102)의 테이퍼면과 경사지게 접촉이 이루어지도록 되는 접촉구(92)가 일체로 돌출 형성되고, 상기 가이드구(102)의 축방향 이동을 조절토록 하우징 외측에서 스프링(104)에 의해 탄성지지되는 볼트(16)가 가이드구 하우징(10)을 관통해 가이드구(102)에 나사체결토록 조립되어 이 볼트(106)의 회전에 따라 랙부시의 단면이 확장 또는 축소토록 구성되는 것을 요지로 한다.

이와 같이 구성되는 본 발명에 의하면, 랙바 슬라이딩 지지에 따른 랙부시의 마모 및 온도변화에 따른 지지력 변화를 보상하여 랙바를 일정한 탄성력으로 지지할 수 있게 되어 유격에 의한 소음 및 장치의 결함을 미연에 방지할 수 있게 된다.

Description

전동식 파워 스티어링 장치{An Electric Type Power Steering Apparatus}

본 발명은 전동식 파워 스티어링 장치에 관한 것으로 이는 특히, 랙타입 전동식 스티어링 장치의 랙 하우징내에서 랙바의 좌,우 슬라이딩 운동에 따라 이를 지지토록 마련되는 랙부시측에 이 랙부시의 직경을 가변시킬 수 있는 유격보상구조를 마련하므로서, 랙바 슬라이딩 지지에 따른 부시의 마모 및 온도변화에 따른 지지력 변화를 보상하여 랙바를 일정한 탄성력으로 지지할 수 있도록 한 전동식 파워 스티어링 장치에 관한 것이다.

일반적으로 차량에는 조향상태의 안정성을 보장하기 위해 파워 스티어렁 시스템이 적용되고 있는데, 이중에 전동식 파워 스티어링 시스템(EPS; Electric Power Steering System)은 모터로 부터 구동력을 전달받아 조향력을 조절하는 것이다.

즉, 전동식 파워 스티어링 시스템은 차속센서 및 조향토크센서 등에서 감지한 차량의 운행조건에 따라 ECU에서 모터를 구동시켜 저속 운행시에는 가볍고 편안한 조향감을 부여하고, 고속 운행시에는 무거운 조향감과 더불어 양호한 방향 안정성을 부여하며, 비상상황에서는 급속한 조향이 이루어지도록 하여 운전자에게 최적의 조향 조건을 제공하게 된다.

도 1은 상술한 종래의 일반적인 전동식 파워스티어링 장치의 전체적인 구성상태를 도시한 개략 단면도 이다.

이에 도시된 바와같이, 그 외주면 일단에 랙 기어(Rack gear;20)를 갖는 랙바(Rack bar;2)가 랙 하우징(1)에 내설되며, 상기 랙바(2) 양단부는 타이로드(Tie load;3)와 볼 조인트(Ball joint)되어 랙바(2)의 이송력을 전달토록 구성된다.

또한, 상기 랙바 일측에는 피니언 축(4)이 랙바의 중심축선과 일정각 기울기를 가지며 설치되고, 상기 피니언 축(4) 단부에는 피니언 기어(미도시)가 축삽되어 랙바(2) 일단에 형성된 상기 랙 기어(20)와 치합되며, 랙 기어(20)의 후방에는 이를 탄성지지토록 하는 서포트 요크(미도시)가 설치된다.

그리고, 랙 하우징(1) 타측에는 전동 모터(5)가 랙바의 중심축선과 예각 또는 둔각 등을 이루며 설치되며, 상기 전동 모터(5) 축 단부에는 구동베벨기어(50a)가 축삽되어 랙 하우징(1) 내에서 랙바(2) 타측을 지지하고 있는 볼너트(6) 외주부의 종동베벨기어(60a)와 치합된다.

여기서, 상기 볼너트(6)는 랙 하우징(1) 내에서 볼 베어링(7)에 의해 회전토록 설치되며, 그 내측에는 스크류(22)가 형성된 랙바(2) 타단이 스틸볼(8)에 의해 슬라이딩 가능토록 지지되는 구성으로 이루어진다.

따라서, 상술한 바와 같이 랙 하우징(1) 내측에서 좌·우 슬라이딩 되는 랙바(2)는, 그 일단과 타단이 각각 서포트 요크와 상기 볼 너트(6)에 의해 지지된 상태에서 피니언 축으로 부터 입력된 구동력을 전달받아 좌·우 슬라이딩 되어 차륜을 가변시킬 수 있게 되는 것이다.

그러나, 이와 같은 구성으로 이루어진 전동식 파워 스티어링 장치는 랙바(2)가 랙 하우징(1) 내측에서 그 일단과 타단만이 지지된 채로 즉, 볼 너트(6)와 서포트 요크에 의해 랙바의 양단부 만이 2점 지지되어 좌·우 슬라이딩운동 하게되므로, 랙바(2)를 지지하는 지지 강성이 매우 낮아 랙바(2)의 좌·우 슬라이딩 운동에 따라 그 중앙 요부에 요동이 발생하게 됨은 물론, 차량 운행시 차량 바퀴로 부터 역입력 되는 하중(Kick-back)이 타이로드(3)를 거쳐 랙바(2) 양단에 작용하는 굽힘 모멘트(Banding Moment)에 의해 랙바(2) 중앙부에 굽힘 및 처짐이 발생되는 결점이 있었다.

따라서, 상기와 같은 문제점을 해결하고자 랙 하우징내에서 좌·우슬라이딩되는 랙바의 양단부 및 중앙부를 서포트 요크와 볼너트 및 랙부시에 의해 3점 지지토록한 전동식 파워 스티어링 장치가 알려진바 있다.

즉, 도 2에 도시된 바와 같이 상기와 같은 전동식 파워 스티어링 장치는, 랙하우징 내에서 서포트 요크(12) 및 볼너트(6)를 이용하여 랙바(2)의 양단부를 지지토록 하며, 그 중앙부에는 랙부시(9)를 구비하여 3점 지지토록 구성시켜 랙바 중앙부에서 발생되는 굽힘 및 처짐을 방지할 수 있게 되었다.

그러나, 종래의 상기 랙부시(9)는 랙바의 슬라이딩 지지를 위해 통상 천연고무재질 성격을 띈 특수플라스틱(Hytrel)으로 이루어졌기 때문에 온도변화에 따라 단면이 수축 또는 팽창되는 등 민감하게 반응할 수 밖에 없었다.

그럼에도 불구하고 종래에는 상기와 같은 온도변화에 따라 변화되는 랙부시의 단면을 별도로 조절할 수 있는 보상구조가 부재하므로서, 이 랙부시가 랙바와의 잦은 마찰로 인한 마모 및 저온수축에 의한 유격이 발생되어 랙바를 지지하는 지지력이 변화됨과 동시에 상기 유격에 의해 랙바와의 간헐적인 접촉으로 인한 노이즈가 발생되는 등의 문제가 있었다.

본 발명은 상기와 같은 종래의 전동식 파워 스티어링장치에 따른 문제점을 개선시키기 위해 안출된 것으로 그 목적은, 랙바의 좌,우 슬라이딩 운동에 따라 이를 지지토록 마련되는 랙부시측에 이 랙부시의 직경을 가변시킬 수 있는 유격보상구조를 마련하므로서, 랙바 슬라이딩 지지에 따른 부시의 마모 및 온도변화에 따른 지지력 변화를 보상하여 랙바를 일정한 탄성력으로 지지할 수 있으며 동시에 유격에 의한 소음을 미연에 방지할 수 있는 전동식 파워 스티어링장치를 제공하는데 있다.

상기한 목적을 달성하기 위한 기술적인 수단으로서 본 발명은, 조향핸들에 연결된 피니언, 랙 하우징에 내설되며 일단에는 상기 피니언과 치합되는 랙기어가 형성되며 일측에는 스크류가 형성된 랙바, 상기 스크류에 다수의 스틸볼을 매개로 하여 랙바 일측을 지지토록 설치되는 볼너트, 상기 랙바의 중심축과 비스듬히 또는 직각으로 가로질러 설치된 모터, 상기 모터로 부터 상기 볼너트에 동력을 전달하기 위한 기어링을 포함하여 이루어진 랙타입 전동식 스티어링 장치에 있어서, 상기 랙바는 랙 하우징내에서 서포트 요크와 볼너트 및 유격보상수단이 구비된 랙부시에 의해 3점 지지토록 구성되는 것을 특징으로 하는 전동식 파워 스티어링 장치를 마련함에 의한다.

특히 본 발명의 상기 유격보상수단은, 랙 하우징 일측에 임의의 형상을 갖는 가이드구 하우징이 일체로 형성되고, 상기 가이드구 하우징에는 일측에 경사진 테이퍼면을 갖는 가이드구가 내설되며, 랙부시 외주부 일측에는 상기 가이드구의 테이퍼면과 경사지게 접촉이 이루어지도록 되는 접촉구가 일체로 돌출 형성되고, 상기 가이드구의 축방향 이동을 조절토록 하우징 외측에서 스프링에 의해 탄성지지되는 볼트가 가이드구 하우징을 관통해 가이드구에 나사체결토록 조립되어 이 볼트의 회전에 따라 랙부시의 단면이 확장 또는 축소토록 구성되는 것을 특징으로 한다.

또한, 본 발명은 랙부시 일측에 상기 유격조절 수단에 단면 직경이 조절토록 되는 랙부시의 단면변화가 용이하도록 하기 위한 슬릿이 형성되는 것을 특징으로 한다.

이하, 첨부도면에 의거하여 본 발명에 따른 바람직한 실시예를 상세히 설명하면 다음과 같다.

첨부된 도면을 간략히 설명하면, 첨부도면 도 3은 본 발명에 따른 전동식 파워 스티어링 장치의 전체적인 구성상태를 도시한 개략도 이며, 도 4는 도 3에 따른 A-A선 절개 단면을 나타낸 단면도 이다.

본 실시예에서 앞서 도시된 종래의 구성과 동일한 부분에 대해서는 동일한 도면참조부호 및 명칭을 사용하기로 한다.

도 3에 도시된 바와 같이, 랙 하우징(1)에 내설된 랙바(2)의 일단과 중앙부에 각각 랙기어(20)와 스크류(22)가 형성되며, 상기 랙기어(20)가 형성된 랙바(2) 일단에는 조향축(미도시)과 연결되는 피니언(4)이 교축되어 치합되고, 상기 랙기어(20) 후방에는 서포트 요크(9)가 설치되어 이를 탄성 지지한다.

랙바(2) 일단부에 형성된 스크류(22)에는 모터(5)로 부터 구동력을 전달받는 볼 스크류부가 설치되어 랙바 좌·우 슬라이딩에 필요한 조력(助力)을 발생시킨다.

여기서, 상기 볼 스크류부는, 랙바(2) 타측의 스크류(22)를 감싸며 회전되는 볼너트(6)가 랙 하우징(1) 내경에 착설된 볼 베어링(7)에 의해 회전토록 끼워지고, 상기 볼너트(6)와 랙바(2)의 스크류(22) 사이에는 다수개의 스틸볼(8)이 삽입되어 랙바(2)의 좌·우 슬라이딩 운동을 가이드 하며 랙바 중앙부 또는 단부를 지지하게 된다.

본 발명은 특히, 상기와 같이 랙바(2)가 전술한 서포트 요크(9)와 볼 스트류부(9)의 볼너트에 의해 지지된 상태에서 그 중앙부에 랙부시(90)를 더 추가하여 3점 지지토록 구성되되, 상기 랙부시(90)는 온도변화에 따른 단면수축 보상이 이루어 질 수 있도록 유격보상구조가 마련되는 것이 특징이다.

상기 유격보상구조는, 랙 하우징(1) 일측에 임의의 형상을 갖는 가이드구 하우징(10)이 일체로 형성되되, 이 가이드구 하우징(10)은 랙 하우징(1)의 단면이 변화될 수 있도록 일측이 분리 형성되며, 상기 가이드구 하우징(10)에는 일측에 경사진 테이퍼면을 갖는 가이드구(102)가 내설되며, 랙부시(90) 외주부 일측에는 접촉구(92)가 일체로 돌출 형성되어 상기 가이드구(102)의 테이퍼면과 경사지게 접촉토록 이루어 진다.

그리고, 상기 랙부시(90)와 접촉된 가이드구(102)의 축방향 이동을 조절토록 하는 볼트(106)가 가이드구 하우징(10)을 관통해 그 내측에 내설된 가이드구(102) 중심부와 나선체결토록 조립된다. 이때, 상기 볼트(106)는 이 볼트(106)의 회전에 따른 체결력을 용이하게 조절할 수 있도록 하기 위해 가이드구 하우징(10) 외측에서 코일 스프링(104)에 의해 탄성 지지된다.

한편, 상기 랙부시(90) 일측에는 가이드구(102)의 축방향 이동에 따라 단면 직경이 용이하게 변화될 수 있도록 하는 슬릿(94)이 천공된다.

따라서, 상기와 같은 구성으로 이루어진 본 발명의 작동 및 효과에 대해 설명하면 다음과 같다.

도 3내지 도 4에 도시된 바와 같이, 본 발명인 전동식 파워 스티어링장치는 랙 하우징(1)내에서 서포트 요크(12)와 볼너트(6) 및 유격보상수단이 구비된 랙부시(90)에 의해 3점 지지토록 구성되므로서, 랙바(2)의 지지강성이 향상되며, 차량 주행시 차량 바퀴를 통해 역입력 되는 하중(Kick-Back)이 타이로드(3)를 거쳐 랙바(2) 양단에 작용하였을때 랙바(2) 중앙부의 굽힘(Banding) 및 처짐을 방지할 수 있게 되어 조향축과 연결된 핸들의 조타감을 향상 시킬 수 있게 된다.

특히, 본 발명은 전술한 바와 같이 랙부시(90)에 유격보상수단이 구비되므로서, 랙바(2) 지지에 따른 랙부시(90)의 마모 및 온도변화에 따른 단면직경 변화시 이를 보상할 수 있어 랙바(2) 지지력을 가일층 향상 시킬 수 있게 된다.

도 5는 상기와 같이 랙바 지지력을 향상시키기 위해 본 발명에 적용된 랙부시의 유격조절과정의 일례를 보인 단면도 로서, 본 발명 적용된 유격보상수단은, 랙바(2)를 지지토록 하는 랙 부시(90)가 랙바(2)와의 슬라이딩 마찰로 인해 마모되었거나 온도(저온)변화에 의해 수축 또는 팽창됐을 경우에 볼트(106)를 통해 이 랙부시(90)의 단면직경을 조절하여 랙바의 지지력을 보상할 수 있게 된다.

상세하게는, 도 5에서와 같이 볼트(106)를 시계방향(볼트에 가이드구가 조여지는 방향)으로 돌리면 이 볼트(106)와 나사체결된 가이드구(102)가 볼트(106)에 조여지면서 일측으로 이동 되는데(도면의 화살표 방향), 이때 상기 가이드구(102)의 테이퍼면은 랙부시(90)의 접촉부(92) 외주면에 접촉되어 있는 상태이기 때문에 가이드구(102) 이동에 따라 이 접촉부(92)가 압축되면서 랙부시(90)가 단면수축할 수 있게 된다.

이와 동시에, 상기 랙 하우징(1)에 연장형성된 가이드구 하우징 역시 전술한 볼트(106)의 죔력에 의해 단면수축이 가능토록 구성되므로서, 랙부시(90) 단면이 수축되는 만큼 그 외측에서 이를 지지하는 랙 하우징(1) 단면 역시 수축되면서 랙바(2) 지지력을 보상하게 되는 것이다.

여기서, 상술한 바와 같이 볼트(106) 죔력에 의해 단면이 축소토록 되는 랙부시(90) 일측 단면에는 슬릿(94)이 천공되므로서, 이 랙부시(90)의 단면수축이 용이하게 이루어 질 수 있게 되는 것이다.

즉, 본 발명은 랙 하우징(1)내에서 랙바(2)를 탄성지지하고 있는 랙부시(90)의 단면직경을 가변시킬 수 있도록 되므로서, 온도변화 및 마모에 따라 변화되는 랙바의 지지력을 보상하여 장치의 이상작동을 미연에 방지할 수 있게 된다.

이상에서 살펴본 바와같이 본 발명인 전동식 파워 스티어링에 의하면, 랙바의 좌,우 슬라이딩 운동에 따라 이를 지지토록 마련되는 랙부시측에 이 랙부시의 직경을 가변시킬 수 있는 유격보상수단이 구비되므로서, 랙바 슬라이딩 지지에 따른 부시의 마모 및 온도변화에 따른 지지력 변화를 보상하여 랙바를 일정한 탄성력으로 지지할 수 있게 되어 유격에 의한 소음 및 장치의 결함을 미연에 방지할 수 있는 효과가 있다.

이와 같은 본 발명은 특정한 실시예에 관련하여 도시하고 설명하였지만, 이하의 특허청구의 범위에 의해 마련되는 본 발명의 정신이나 분야를 벗어나지 않는 한도내에서 본 발명이 다양하게 개조 및 변화될수 있다는 것을 당업계에서 통상의 지식을 가진자는 용이하게 알 수 있음을 밝혀두고자 한다.

도 1은 종래 기술에 따른 전동식 파워 스티어링 장치를 도시한 개략 구성도.

도 2는 종래 3점지지토록 구성된 전동식 파워 스티어링 장치를 나타낸 개략도.

도 3은 본 발명에 따른 전동식 파워 스티어링 장치의 전체적인 구성상태를 도시한 개략 구성도.

도 4은 도 3에 따른 A-A선 단면도.

도 5는 본 발명에 따른 전동식 파워 스티어링 장치의 유격보상수단의 작동상태를 보인 작동상태 단면도.

<도면의 주요 부위에 대한 부호 설명>

10...가이드구 하우징

90...랙부시

92...접촉구

94...슬릿

102...가이드구

104...스프링

106...볼트

Claims (3)

1. 조향핸들에 연결된 피니언(4), 랙 하우징(1)에 내설되며 일단에는 상기 피니언(4)과 치합되는 랙기어(20)가 형성되며 일측에는 스크류(22)가 형성된 랙바(2), 상기 스크류(22)에 다수의 스틸볼(8)을 매개로 하여 랙바 일측을 지지토록 설치되는 볼너트(6), 상기 랙바(2)의 중심축과 비스듬히 또는 직각으로 가로질러 설치된 모터(5), 상기 모터(5)로 부터 상기 볼너트(6)에 동력을 전달하기 위한 기어링(100)을 포함하여 이루어진 랙타입 전동식 스티어링 장치에 있어서;

   상기 랙바(2)는 랙 하우징(1)내에서 서포트 요크(9)와 볼너트(6) 및 유격보상수단이 구비된 랙부시에(90) 의해 3점 지지토록 구성되는 것을 특징으로 하는 전동식 파워 스티어링 장치.
2. 제 1항에 있어서,

   상기 유격보상수단은, 랙 하우징(1) 일측에 임의의 형상을 갖으며 일측이 절개된 가이드구 하우징(10)이 일체로 형성되고, 상기 가이드구 하우징(10)에는 일측에 경사진 테이퍼면을 갖는 가이드구(102)가 내설되며, 랙부시(90) 외주부 일측에는 상기 가이드구(102)의 테이퍼면과 경사지게 접촉이 이루어지도록 되는 접촉구(92)가 일체로 돌출 형성되고, 상기 가이드구(102)의 축방향 이동을 조절토록 하우징 외측에서 스프링(104)에 의해 탄성지지되는 볼트(106)가 가이드구 하우징(10)을 관통해 가이드구(102)에 나사체결토록 조립되어 이 볼트(106)의 회전에 따라 랙부시(90)의 단면이 확장 또는 축소토록 구성되는 것을 특징으로 하는 전동식 파워 스티어링 장치.
3. 제 2항에 있어서,

   상기 랙부시(90)에는 단면직경 조절이 용이할 수 있도록 슬릿(94)이 형성되어 구성되는 것을 특징으로 하는 전동식 파워 스티어링 장치.