KR20070083040A - Power steering device of an automobile - Google Patents

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Abstract

An apparatus for the steering power of a vehicle is provided to employ a plurality of motors and planet gears, thereby coping with changing a steering direction through the easy control of a steering force. An apparatus for the steering power of a vehicle includes a steering axis(10), at least one planet gear(80), a ring gear(70), the first worm(40), the first motor(20), a carrier(90), the second worm(50), and the second motor(50). The planet gear(80) makes contact with the steering axis(10) along the circumference of the steering axis(10). The ring gear(70) makes contact with each planet gear(80) along the inner circumference of the steering axis(10). The first worm(40) makes contact with the outer surface of the ring gear(70). The first motor(20) delivers power to the first worm(40) through the first clutch. The carrier(90) is in contact with the outer surface of the steering axis(10) in an inner space. The second worm(50) is in contact with the outer surface of the carrier(90). The second motor(30) delivers power to the second worm(30) through the second clutch.

Description

차량의 동력 조향장치{POWER STEERING DEVICE OF AN AUTOMOBILE}Power steering of vehicle {POWER STEERING DEVICE OF AN AUTOMOBILE}

도 1 은 본 발명에 따른 차량의 동력 조향장치의 평단면도, 1 is a plan sectional view of a power steering apparatus for a vehicle according to the present invention;

도 2 는 본 발명에 따른 차량의 동력 조향장치의 종단면도임.2 is a longitudinal sectional view of a power steering apparatus for a vehicle according to the present invention.

< 도면의 주요 부분에 대한 부호의 설명 ><Description of Symbols for Main Parts of Drawings>

10 : 조향축 20,30 : 모터10: steering shaft 20,30: motor

25,35 : 클러치 40,50 : 웜25,35 Clutch 40,50 Worm

70 : 링기어 80 : 유성기어 70: ring gear 80: planetary gear

90 : 캐리어 90 carrier

본 발명은 차량의 동력 조향장치에 관한 것으로, 특히 복수의 모터와 유성기어를 사용하여 조향도중 갑작스런 조향방향의 변경시 조향력 조절이 용이하도록 한 차량의 동력 조향장치에 관한 것이다.The present invention relates to a power steering apparatus of a vehicle, and more particularly, to a power steering apparatus of a vehicle which makes it easy to adjust the steering force when a sudden steering direction is changed during steering using a plurality of motors and planetary gears.

일반적으로 동력을 이용한 조향장치는 오일을 이용한 유압식과 전기모터를 이용한 전자식이 있다. 유압식은 파워펌프라는 유압을 발생시키는 동력장치가 엔진의 힘으로 유체를 펌핑하며 유압을 형성하고 있다가 운전자가 핸들을 돌릴때 조향 하는 방향으로 유압을 보내어 핸들링이 가벼워지게 하는 것이다.In general, power steering devices include oil-based hydraulics and electric motors. In the hydraulic type, the power pump generates hydraulic pressure by a power generating unit that pumps fluid by the power of the engine, and sends hydraulic pressure in the steering direction when the driver turns the steering wheel to make the handling lighter.

한편, 전동식 동력 조향장치인 MDPS(Motor Driven Power Steering)는 전기모터를 이용해 핸들조작능력(조타력)을 향상시킨 조향축 보조 전동 조향 배력장치이다. MDPS 는 기존의 유압식 조향 배력장치와는 달리 주행조건에 따라 전기모터가 자동으로 제어기능을 발휘토록 함으로써, 조타성능과 조타감을 향상시켰다. 이러한 MDPS 는 구동력을 주는 모터의 부착위치에 따라 컬럼 구동식, 피니언 구동식, 랙 구동식 등으로 구분되며, 그 동작원리는 동일하다.On the other hand, MDPS (Motor Driven Power Steering), which is an electric power steering device, is a steering shaft auxiliary electric steering booster that improves the steering wheel steering ability (steering force) using an electric motor. Unlike the conventional hydraulic steering booster, the MDPS allows the electric motor to automatically control according to the driving conditions, thereby improving steering performance and steering. The MDPS is divided into column driven, pinion driven, rack driven, etc. according to the attachment position of the motor giving the driving force, the operation principle is the same.

종래의 컬럼 타입 MDPS 는 1개의 모터를 컬럼에 장착하여 동력을 보조하고 있으며, 이 경우 원하는 보조동력을 얻기 위해서는 어느 정도의 모터 크기가 필요하게 되고, 모터의 관성이 문제가 될 수 있다. 예를 들면 특정 방향으로 조향중 갑자기 반대 방향으로 조향할 경우, 모터의 관성으로 인해 반대 방향으로의 회전이 즉각적으로 일어나지 못하는 경우가 발생될 수 있다.In the conventional column type MDPS, one motor is mounted on a column to assist power. In this case, a certain motor size is required to obtain a desired auxiliary power, and the inertia of the motor may be a problem. For example, when steering suddenly in the opposite direction during steering in a specific direction, the rotation in the opposite direction may not occur immediately due to the inertia of the motor.

따라서 본 발명은 상기한 종래의 문제점을 해결하기 위한 것으로, 복수의 모터와 유성기어를 사용하여 조향도중 갑작스런 조향방향의 변경이 이루어지더라도 조향력 조절을 용이하게 구현할 수 있는 차량의 동력 조향장치를 제공하는 것을 목적으로 한다.Accordingly, the present invention is to solve the above problems, and provides a power steering apparatus of a vehicle that can easily implement the steering force adjustment even if a sudden steering direction is changed during steering using a plurality of motors and planetary gears. It aims to do it.

상기 목적을 달성하기 위한 본 발명의 차량의 동력 조향장치는 차량의 동력 조향축과, 상기 조향축의 둘레를 따라 접촉하는 적어도 하나 이상의 유성기어와, 내측면 둘레를 따라 상기 각 유성기어가 접촉하는 링기어와, 상기 링기어의 외측면에 접촉하는 제1 웜과, 상기 제1 웜에 클러치를 통해 동력을 전달하는 제1 모터와, 내측 공간부에 상기 조향축의 외측면이 접촉하는 캐리어와,According to an aspect of the present invention, a power steering apparatus of a vehicle includes a power steering shaft of a vehicle, at least one planetary gear contacting along a circumference of the steering shaft, and a ring in which each planetary gear contacts with an inner circumference thereof. A gear, a first worm in contact with an outer surface of the ring gear, a first motor transmitting power to the first worm via a clutch, a carrier in contact with an outer surface of the steering shaft in an inner space portion,

상기 캐리어의 외측면에 접촉하는 제2 웜과, 상기 제2 웜측으로 클러치를 통해 동력을 전달하는 제2 모터를 포함하는 것을 특징으로 한다.And a second worm contacting the outer surface of the carrier and a second motor transmitting power to the second worm through a clutch.

본 발명의 상기 캐리어는 상기 유성기어의 저부에 위치하여 상기 제2 웜과 접촉되도록 한다.The carrier of the present invention is located at the bottom of the planetary gear to be in contact with the second worm.

이하 첨부된 도면을 참조하여 본 발명에 따른 차량의 동력 조향장치의 적합한 실시예에 대해 상세한 설명을 하기로 한다.Hereinafter, exemplary embodiments of a power steering apparatus for a vehicle according to the present invention will be described in detail with reference to the accompanying drawings.

도 1 과 도 2 는 본 발명에 따른 차량의 동력 조향장치의 구조를 도시한 도면으로,1 and 2 are views showing the structure of a power steering apparatus for a vehicle according to the present invention,

도 1 은 평면상태의 단면도이고, 도 2 는 종 단면도이다.1 is a sectional view in a planar state, and FIG. 2 is a longitudinal sectional view.

도시된 바와 같이, 본 발명에 따른 차량의 동력 조향장치는 가운데에 원형단면의 조향축(10)이 위치하고, 상기 조향축(10)의 둘레를 따라서 적어도 하나 이상의 유성기어(80)가 접촉하며, 내측면 둘레를 따라서 상기 각 유성기어(80)의 외측면이 접촉하도록 링기어(70)가 설치되며, 상기 링기어(70)의 외측면에는 제1 웜(40)이 접촉한다.As shown, the power steering apparatus of the vehicle according to the present invention is located in the center of the steering shaft 10 of the circular cross section, at least one planetary gear 80 in contact with the circumference of the steering shaft 10, The ring gear 70 is installed to contact the outer surface of each planetary gear 80 along the inner circumference, and the first worm 40 contacts the outer surface of the ring gear 70.

또한, 상기 제1 웜(40)에는 제1 모터(20)가 연결되어 가운데의 클러치(25)를 통해 동력이 전달되도록 구성되고, 상기 유성기어(80)의 저부에는 내측 공간부에 상기 조향축(10)의 외측면이 접촉하는 캐리어(90)가 위치하며, 상기 캐리어(90)의 외측면에 제2 웜(50)이 접촉하도록 설치되며, 상기 제2 웜(50)은 제2 모터(30)에 연결되어 가운데의 클러치(35)를 통해 동력이 전달되도록 구성된다.In addition, the first worm 40 is connected to the first motor 20 is configured to transmit power through the clutch 25 in the center, the bottom of the planetary gear 80 in the inner space portion of the steering shaft The carrier 90 which the outer surface of the 10 is in contact with is positioned, and the second worm 50 is installed to contact the outer surface of the carrier 90, the second worm 50 is a second motor ( 30 is configured to transmit power through the clutch 35 in the middle.

한편, 본 발명의 상기 유성기어(80)는 3개 설치된 것으로 한정되어 있으나, 3개 이외의 개수로 해도 무방하며, 설치되는 위치는 가운데의 조향축(10)을 중심으로 등 간격으로 배치되도록 한다.On the other hand, the planetary gear 80 of the present invention is limited to three, but may be any number other than three, the location is installed so as to be arranged at equal intervals around the center of the steering shaft (10). .

또한, 본 발명의 상기 제1 웜(40)은 링기어(70)의 외측면과 접촉하며, 제2 웜(50)은 상기 유성기어(80)의 저부에 위치한 캐리어(9)의 외측면과 접촉하고 있어 동력전달의 경로가 다르게 구성되어 있다. 따라서 제1 웜(40)과 제2 웜(50)은 도 2 에 도시된 바와 같이, 조향축(10)을 따라 상하 방향의 설치 위치가 다름을 알 수 있다.In addition, the first worm 40 of the present invention is in contact with the outer surface of the ring gear 70, the second worm 50 and the outer surface of the carrier 9 located at the bottom of the planetary gear 80 In contact, the path of power transmission is configured differently. Accordingly, as shown in FIG. 2, the first worm 40 and the second worm 50 may have different installation positions in the vertical direction along the steering shaft 10.

상기와 같이 구성된 본 발명의 차량 동력 조향장치의 동작에 대해 살펴보면 다음과 같다.Looking at the operation of the vehicle power steering apparatus of the present invention configured as described above are as follows.

본 발명의 차량의 동력 조향장치에 있어서, 가운데의 조향축(10)을 중심으로 적어도 하나 이상의 유성기어(80)가 위치해 있어, 조향축(10)이 가운데의 소정 경로를 통해 두개의 모터, 즉 제1 모터(20)와 제2 모터(30)로부터 동력을 전달받게 된다. In the power steering apparatus of the vehicle of the present invention, at least one planetary gear 80 is located around the center of the steering shaft 10, the steering shaft 10 is two motors through a predetermined path in the middle, that is, Power is received from the first motor 20 and the second motor 30.

따라서 차량의 저속 주행시나 주차시 등, 큰 조향력이 필요한 경우에는 상기 제1 모터(20)와 제2 모터(30)가 동시에 작동하여 양측의 동력이 가운데의 조향축(10)에 모두 전달된다.Therefore, when a large steering force is required, such as when driving at a low speed or when the vehicle is parked, the first motor 20 and the second motor 30 are operated at the same time so that both powers are transmitted to the center steering shaft 10.

차속이 서서히 올라가면, 필요로 하는 조향력도 서서히 줄어들기 때문에, 먼 저 일측의 제1 모터(20)의 속도를 서서히 줄여준다. 이후 차속이 서서히 더 올라가면, 필요로 하는 조향력도 더 줄어들기 때문에, 상기 제1 모터(20)의 속도를 서서히 더 줄여준다. If the vehicle speed gradually rises, since the required steering force is gradually reduced, first, the speed of the first motor 20 on one side is gradually reduced. Then, if the vehicle speed is gradually increased further, since the steering force required is further reduced, the speed of the first motor 20 is gradually reduced further.

차속이 더욱 더 올라가 상기 하나의 제1 모터(20)만으로도 충분한 조향력을 얻을 수 있게 되면, 속도를 줄이던 상기 제1 모터(20)는 클러치(25)를 이용하여 동력을 차단시키고 공회전시킨다. When the vehicle speed is further increased to obtain a sufficient steering force even with the first motor 20 alone, the first motor 20 which has reduced speed cuts power and idles the clutch 25 by using the clutch 25.

한편, 차량의 급가속시에는 필요하다면 더 이른 시점에서 일측 모터의 동력을 차단할 수도 있다. 만일 하나의 모터만을 사용하는 종래의 MDPS 구조의 경우, 갑작스런 가속에 의해 고속상태가 되면 필요로 하는 조향력도 줄어 적은 크기의 조향력만이 필요한 상황이 되어도 모터의 관성으로 인해 모터의 속도의 변화에 지연이 발생할 수 있는 문제점이 있으나, 본 발명에서는 클러치(25)를 통해 직접적인 동력차단을 수행할 수 있어 차량의 급가속시에도 순간적인 핸들 가벼움을 구현할 수 있게 된다.On the other hand, during rapid acceleration of the vehicle, if necessary, it is possible to cut off the power of one motor at an earlier time. In the case of the conventional MDPS structure using only one motor, if the high speed state is caused by sudden acceleration, the required steering force is reduced and even if only a small amount of steering force is required, the motor inertia delays the change in the speed of the motor. Although there is a problem that may occur, in the present invention, the power can be directly cut off through the clutch 25 to realize instantaneous handle lightness even during rapid acceleration of the vehicle.

본 발명의 차량의 동력 조향장치에 있어서, 일측 방향으로 조향을 하는 중, 반대 방향으로 차량을 회전하고자 할 경우의 작동에 대해 살펴보면 다음과 같다. In the power steering apparatus of the vehicle of the present invention, the operation in the case of attempting to rotate the vehicle in the opposite direction during steering in one direction is as follows.

먼저, 차량의 고속주행시에서와 같이, 두 개의 모터(20,30)중 하나의 모터, 예컨대 제1 모터(20)만이 작동하여 동력이 전달되는 경우에 있어서, 조향중인 방향과 반대의 방향으로 차량을 회전하기 위해서는, 스티어링 휠을 원래의 조향중인 방향과 반대 방행으로 회전하면, 동력이 끊겨있던 나머지 제2 모터(30)가 작동하여 동력이 조향축(10)에 전달되는 것과 동시에(일정한 오버랩 시차를 둘 수도 있음), 회전하고 있던 제1 모터(20)의 동력은 차단되도록 한다. 이에 의해 하나의 제1 모터(20)만이 사용되던 종래의 MDPS 에서와 같이, 반대로 회전할 때 원래의 관성을 이기면서 회전시키기 어려운 문제를 극복할 수 있게 된다.First, as in the case of high-speed driving of a vehicle, when only one of the two motors 20 and 30, for example, the first motor 20 is operated to transmit power, the vehicle in a direction opposite to the steering direction is being driven. To rotate the steering wheel, rotate the steering wheel in the opposite direction to the original steering direction, and the remaining second motor 30, which has been powered off, is operated to transmit power to the steering shaft 10 at the same time (constant overlap parallax). May be placed), the power of the first motor 20 that is rotating is cut off. As a result, as in the conventional MDPS, in which only one first motor 20 is used, it is possible to overcome a problem that is difficult to rotate while overcoming the original inertia when rotating.

따라서 본 발명의 차량의 동력 조향장치에서는, 차량의 저속 주행시나 주차시 등의 상황에서와 같이, 두 개의 제1 모터(20)와 제2 모터(30)를 모두 사용하고 있던 중에는, 위에서와 같은 메커니즘이 적용되지 않고, 순간적으로 양쪽의 모터(20,30) 모두의 회전방향이 바뀌어져야 한다. 그렇지만, 1개의 모터만을 쓰는 종래의 MDPS 에 비해서는 각각의 모터(20,30)의 회전관성이 적기 때문에 관성에 의한 영향은 훨씬 적게 받게 된다.Therefore, in the power steering apparatus of the vehicle of the present invention, while both the first motor 20 and the second motor 30 are being used as in the situation such as when the vehicle is traveling at a low speed or when parking, the same as above. The mechanism is not applied and the direction of rotation of both motors 20 and 30 must be changed instantaneously. However, since the rotational inertia of each motor 20 and 30 is less than the conventional MDPS which uses only one motor, the influence by inertia is much less.

이상에서 설명한 바와 같이, 본 발명에 차량의 동력 조향장치는 복수의 모터와 유성기어를 사용함으로써, 조향도중 갑작스럽게 조향 방향을 변경하더라도 조향력 조절을 용이하게 구현할 수 있는 효과를 발휘하다.As described above, the power steering apparatus of the vehicle according to the present invention uses the plurality of motors and planetary gears, so that the steering force can be easily adjusted even if the steering direction is suddenly changed during the steering.

Claims (2)

차량의 동력 조향장치에 있어서,In the power steering of a vehicle, 조향축과, Steering shaft, 상기 조향축의 둘레를 따라 접촉하는 적어도 하나 이상의 유성기어와,At least one planetary gear in contact with the circumference of the steering shaft; 내측면 둘레를 따라 상기 각 유성기어가 접촉하는 링기어와,A ring gear contacting each planetary gear along an inner circumference thereof; 상기 링기어의 외측면에 접촉하는 제1 웜과,A first worm in contact with the outer surface of the ring gear; 상기 제1 웜에 클러치를 통해 동력을 전달하는 제1 모터와,A first motor transmitting power to the first worm via a clutch; 내측 공간부에 상기 조향축의 외측면이 접촉하는 캐리어와,A carrier in which an outer surface of the steering shaft is in contact with an inner space part; 상기 캐리어의 외측면에 접촉하는 제2 웜과,A second worm in contact with an outer surface of the carrier, 상기 제2 웜측으로 클러치를 통해 동력을 전달하는 제2 모터를 포함하는 것을 특징으로 하는 차량의 동력 조향장치.And a second motor which transmits power through a clutch to the second worm side. 제 1 항에 있어서,The method of claim 1, 상기 캐리어는 상기 유성기어의 저부에 위치하여 상기 제2 웜과 접촉하는 것을 특징으로 하는 차량의 동력 조향장치.And the carrier is located at the bottom of the planetary gear to contact the second worm.
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