KR20130130558A - 전동식 조향장치 - Google Patents

Abstract

본 발명은 전동식 조향장치에 관한 것으로, 랙바와 볼나사 결합되는 볼너트부와, 볼너트부에 결합되어 모터의 동력을 전달하는 종동풀리부 및 볼너트부와 맞물려 회전되고 기어하우징에 고정 설치되어 볼너트부를 지지하는 베어링부를 포함하여, 랙바의 응답성을 개선할 수 있다.

Description

전동식 조향장치{ELECTRIC POWER STEERING DEVICE}

본 발명은 전동식 조향장치에 관한 것으로서, 보다 상세하게는 슬립 현상을 억제하여 조향성을 향상시키는 전동식 조향장치에 관한 것이다.

일반적으로 전동식 조향장치는 차속 센서 및 조향 토크 센서 등에서 감지한 차량의 운행 조건에 따라 전자 제어 장치에서 모터를 구동시켜 운전자의 조향력을 보조함으로써, 저속 운행시에는 가볍고 편안한 조향 상태를 제공하고, 고속 운행시에는 무겁고 안정적인 조향 상태를 제공하며, 돌발적인 비상 상황에서는 이에 대처하여 급속한 조향이 가능하도록 하는 등 운전자에게 최적의 조향감을 유지할 수 있도록 하는 조향 성능을 제공한다.

전동식 조향장치에는 조향휠로부터 양측 바퀴까지 이어지는 조향계통 및 조향계통에 보조동력을 공급하는 보조동력기구가 구비된다.

조향계통은 상단이 조향휠에 연결되어 조향휠과 함께 회전하고 하단은 한 쌍의 유니버설 조인트를 매개로 피니언축에 연결되는 조향축을 포함하여 구성된다. 또한, 피니언축은 랙-피니언 기구부를 통해 랙바에 연결되고, 랙바의 양단은 타이로드 및 너클암을 통해 자동차의 바퀴에 연결된다.

랙-피니언 기구부는 피니언축의 하단에 형성되는 피니언기어와 랙바의 외주면 일측에 형성되어 있는 랙기어가 서로 맞물려 구성되는 것으로, 랙-피니언 기구부를 통해 피니언축의 회전운동이 랙바의 직선 운동으로 변화하게 되어 있다. 따라서, 운전자가 조향휠을 조작하면 피니언축이 회전하고, 이에 따라 랙바가 축 방향으로 직선 운동을 하며, 이로써 타이로드 및 너클암을 통해 바퀴를 조향하게 된다.

보조동력기구는 운전자가 조향휠에 가하는 토크를 감지하고 감지된 토크에 비례하는 전기 신호를 출력하는 토크센서와, 이 토크센서로부터 전해지는 전기 신호에 기초하여 제어 신호를 발생하는 전자제어장치, 전자제어장치로부터 전해지는 제어 신호에 기초하여 보조 동력을 발생시키는 모터 및 벨트를 매개로 모터에서 발생한 보조 동력을 랙바에 전달하는 벨트식 전동장치를 포함하여 구성된다.

따라서, 이러한 벨트 타입의 전동식 조향장치는 조향휠의 회전에 의해 발생한 토크가 랙-피니언 기구부를 거쳐서 랙바에 전달되고, 발생된 토크에 따라 모터에서 발생한 보조 동력이 벨트식 전동장치에 의해 랙바에 전달되도록 구성된다.

즉, 조향계통에서 발생한 토크와 모터에서 발생한 보조 동력이 합쳐져서 랙바를 축 방향으로 이동시킨다.

한편, 본 발명의 배경기술은 대한민국 공개특허공보 2010-0034420호(2010.04.01 공개, 발명의 명칭: 장력보상기구를 구비한 전동식 조향장치)에 개시되어 있다.

종래의 전동식 조향장치는 모터에서 발생한 보조 동력이 랙바와 볼나사 결합되는 종동모듈부에 전달되는데, 종동부모듈에 포함되는 베어링, 종동풀리, 락너트 모두 축방향만 지지하도록 조립되어 나사 체결 풀림이 발생하는 문제점이 있다.

또한, 종래의 전동식 조향장치에서 베어링 내륜의 치수불량이나 볼너트의 치수 불량이 발생하면, 실차 조향시 베어링 내륜과 볼너트의 슬립현상이 발생하여 실차의 응답성 또는 조향성능이 저하되는 문제점이 있다.

따라서, 이를 개선할 필요성이 요청된다.

본 발명은 상기와 같은 문제점들을 개선하기 위해 안출된 것으로서, 베어링과 볼너트의 조립성을 개선하여 종동부모듈의 조립성을 개선하고, 실차의 응답성과 조향성능을 향상시키는 전동식 조향장치를 제공하는데 그 목적이 있다.

본 발명의 일측면에 따른 전동식 조향장치는 랙바와 볼나사 결합되는 볼너트부; 상기 볼너트부에 결합되어 모터의 동력을 전달하는 종동풀리부; 및 상기 볼너트부와 맞물려 회전되고, 기어하우징에 고정 설치되어 상기 볼너트부를 지지하는 베어링부를 포함하는 것을 특징으로 한다.

상기 볼너트부는 상기 랙바가 관통되도록 관 형상을 하고, 볼을 매개로 상기 랙바와 볼나사 결합되며, 상기 종동풀리부와 결합되어 회전되는 너트몸체; 및 상기 너트몸체의 일단부에서 측방향으로 연장 형성되는 너트원판을 포함하고, 상기 너트원판의 테두리에는 복수개의 삽입홀이 형성되는 것을 특징으로 한다.

상기 베어링부는 상기 기어하우징에 고정 설치되는 외륜; 상기 외륜에 회전 가능하도록 결합되는 내륜; 및 상기 내륜에서 측방향으로 돌출 형성되고, 상기 삽입홀에 삽입되어 상기 너트원판과 맞물리는 복수개의 삽입돌기를 포함하는 것을 특징으로 한다.

본 발명에 따른 전동식 조향장치는 랙바가 경방향으로 지지되는 효과가 있다.

본 발명에 따른 전동식 조향장치는 베어링에 볼너트부가 맞물려 차량의 응답성과 조향성이 개선되는 효과가 있다.

도 1은 본 발명의 일 실시예에 따른 전동식 조향장치를 개략적으로 나타내는 결합사시도이다.
도 2는 본 발명의 일 실시예에 따른 전동식 조향장치를 개략적으로 나타내는 분해사시도이다.
도 3은 본 발명의 일 실시예에 따른 전동식 조향장치에서 베어링부와 볼너트부의 연결관계를 개략적으로 나타내는 도면이다.

이하, 첨부된 도면들을 참조하여 본 발명에 따른 전동식 조향장치의 실시예를 설명한다. 이러한 과정에서 도면에 도시된 선들의 두께나 구성요소의 크기 등은 설명의 명료성과 편의상 과장되게 도시되어 있을 수 있다. 또한, 후술되는 용어들은 본 발명에서의 기능을 고려하여 정의된 용어들로써, 이는 사용자, 운용자의 의도 또는 관례에 따라 달라질 수 있다. 그러므로, 이러한 용어들에 대한 정의는 본 명세서 전반에 걸친 내용을 토대로 내려져야 할 것이다.

도 1은 본 발명의 일 실시예에 따른 전동식 조향장치를 개략적으로 나타내는 결합사시도이고, 도 2는 본 발명의 일 실시예에 따른 전동식 조향장치를 개략적으로 나타내는 분해사시도이며, 도 3은 본 발명의 일 실시예에 따른 전동식 조향장치에서 베어링부와 볼너트부의 연결관계를 개략적으로 나타내는 도면이다.

본 발명의 일 실시예에 따른 전동식 조향장치(1)에는 볼너트부(10), 종동풀리부(20) 및 베어링부(30)가 구비된다.

볼너트부(10)는 랙바(40)와 볼나사 결합되고, 종동풀리부(20)는 볼너트부(10)에 결합되어 볼너트부(10)에 회전력을 제공한다.

종동풀리부(20)와 이격된 위치에 구동풀리부(50)가 배치되고, 구동풀리부(50)와 종동풀리부(20)는 벨트(60)에 의해 감겨지며, 구동풀리부(50)에는 모터(70)가 장착된다.

모터(70)가 구동되면 구동풀리부(50)가 회전되고, 구동풀리부(50)의 회전으로 벨트(60)가 이동되면 벨트(60)에 감겨진 종동풀리부(20)가 회전되어 볼너트부(10)를 회전시킨다.

베어링부(30)는 볼너트부(10)와 맞물려 회전된다. 이러한 베어링부(30)는 차체에 고정 설치되는 기어하우징(80)에 결합되어 볼너트부(10)를 지지한다.

예를 들어, 차체에 고정 설치되는 기어하우징(80)에 베어링부(30)가 내장된다.

본 발명의 일 실시예에 따른 볼너트부(10)에는 너트몸체(11) 및 너트원판(12)이 구비된다.

너트몸체(11)는 랙바(40)가 관통되도록 관 형상을 한다. 이러한 너트몸체(11)의 내부에는 랙바(40)의 외주면과 대응되는 나사산이 형성되며, 랙바(40)와 너트몸체(11) 사이에는 볼이 배치된다.

따라서, 너트몸체(11)가 회전되면 랙바(40)는 축방향으로 이동되고, 너트몸체(11)의 회전방향에 따라 랙바(40)의 진행방향이 변경된다.

너트원판(12)은 너트몸체(11)의 일단부에서 측방향으로 연장 형성된다. 이러한 너트원판(12)은 원띠 형상을 한다. 이때, 너트원판(12)의 테두리에는 복수개의 삽입홀(13)이 형성된다.

한편, 너트몸체(11)의 외주면에는 종동풀리부(20)가 결합되어 너트몸체(11)에 회전력을 제공한다. 너트몸체(11)는 종동풀리부(20)에 삽입된다.

본 발명의 일 실시예에 따른 베어링부(30)에는 외륜(31), 내륜(32) 및 삽입돌기(33)가 구비된다.

외륜(31)은 기어하우징(80)에 고정 설치되고, 내륜(32)은 외륜(31) 내부에 배치된다.

외륜(31)과 내륜(32) 사이에는 볼베어링이 배치되고, 내륜(32)은 외륜(31)에 회전 가능하도록 연결된 상태를 유지한다.

이때, 내륜(32)이 회전 가능하도록 외륜(31)에 결합되는 구성은 통상적인 4점식 베어링의 구성과 유사하므로, 이에 대한 자세한 설명은 생략한다.

삽입돌기(33)는 내륜(32)에서 측방향으로 돌출 형성된다. 이러한 삽입돌기(33)는 삽입홀(13)에 삽입되어 너트원판(12)과 맞물린다.

예를 들어, 4개의 삽입홀(13)은 등간격으로 배치되고, 삽입돌기(33)는 각 삽입홀(13)에 대응되도록 배치된다.

상기와 같은 구조를 갖는 본 발명의 일 실시예에 따른 전동식 조향장치의 작용을 설명하면 다음과 같다.

랙바(40)와 볼너트부(10)가 볼나사 결합되고, 볼너트부(10)의 외주면에는 종동풀리부(20)가 결합된다. 또한 볼너트부(10)의 외주면에는 베어링부(30)가 맞물린다.

즉, 볼너트부(10)의 너트원판(12)에 베어링부(30)가 밀착되고, 베어링부(30)의 내륜(32)에서 돌출 형성되는 삽입돌기(33)는 삽입홀(13)에 삽입되어 너트원판(12)에 걸림 고정된다.

상기한 상태에서는 락너트에 의해 랙바(40)의 축방향 지지가 이루어지고, 너트원판(12)에 삽입돌기(33)가 삽입되어 랙바(40)의 경방향 지지가 이루어진다.

한편, 모터(70)의 구동으로 볼너트부(10)가 회전되면, 볼너트부(10)의 회전방향과 회전량에 따라 랙바(40)의 이동방향과 이동거리가 결정되어 바퀴가 회전된다.

이때, 베어링부(30)에 볼너트부(10)의 삽입돌기(33)가 삽입되어 맞물린 상태를 유지하므로, 볼너트부(10)의 회전방향이 변경될 때 차량의 응답성 및 조향성이 개선된다.

본 발명은 도면에 도시된 실시예를 참고로 하여 설명되었으나, 이는 예시적인 것에 불과하며, 당해 기술이 속하는 분야에서 통상의 지식을 가진 자라면 이로부터 다양한 변형 및 균등한 타 실시예가 가능하다는 점을 이해할 것이다.

따라서, 본 발명의 진정한 기술적 보호범위는 아래의 특허청구범위에 의해서 정하여져야 할 것이다.

10 : 볼너트부 11 : 너트몸체
12 : 너트원판 13 : 삽입홀
20 : 종동풀리부 30 : 베어링부
31 : 외륜 32 : 내륜
33 : 삽입돌기 40 : 랙바
50 : 구동풀리부 60 : 벨트
70 : 모터 80 : 기어하우징

Claims (3)

1. 랙바와 볼나사 결합되는 볼너트부;
   상기 볼너트부에 결합되어 모터의 동력을 전달하는 종동풀리부; 및
   상기 볼너트부와 맞물려 회전되고, 기어하우징에 고정 설치되어 상기 볼너트부를 지지하는 베어링부를 포함하는 것을 특징으로 하는 전동식 조향장치.
2. 제 1항에 있어서, 상기 볼너트부는
   상기 랙바가 관통되도록 관 형상을 하고, 볼을 매개로 상기 랙바와 볼나사 결합되며, 상기 종동풀리부와 결합되어 회전되는 너트몸체; 및
   상기 너트몸체의 일단부에서 측방향으로 연장 형성되는 너트원판을 포함하고,
   상기 너트원판의 테두리에는 복수개의 삽입홀이 형성되는 것을 특징으로 하는 전동식 조향장치.
3. 제 2항에 있어서, 상기 베어링부는
   상기 기어하우징에 고정 설치되는 외륜;
   상기 외륜에 회전 가능하도록 결합되는 내륜; 및
   상기 내륜에서 측방향으로 돌출 형성되고, 상기 삽입홀에 삽입되어 상기 너트원판과 맞물리는 복수개의 삽입돌기를 포함하는 것을 특징으로 하는 전동식 조향장치.
   

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