KR20140044554A - 전동식 파워 스티어링 장치 - Google Patents

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Abstract

본 발명은 전동식 파워 스티어링 장치에 관한 것이다.
본 발명은 일측에는 피니언과 치합되는 랙기어가 형성되고 타측에는 볼 스크류가 형성된 랙바, 랙 하우징의 일측 또는 양측에 삽입 고정되며, 길이방향으로 상기 랙바가 관통하는 랙부시, 일측은 상기 랙바의 양단부에 결합되고 타측은 타이로드의 볼부위에 결합되는 볼 하우징, 상기 랙부시의 내주면과 상기 랙바의 외주면에 개재되며 일단이 볼하우징에 고정되어, 상기 랙바가 이동함에 따라 상기 랙부시와 슬라이딩 접촉하는 랙튜브를 포함하는 것을 특징으로 하는 전동식 파워 스티어링 장치를 제공한다.
본 발명에 의하면 랙부시와 랙바의 사이에 개재된 랙튜브가 랙바의 볼 스크류 구간을 감싸도록 결합되어 랙바가 좌우로 이동함에 따라 볼 스크류로 인한 랙부시의 손상을 미연에 방지할 수 있을 뿐만 아니라, 랙바의 강성을 보강함으로 랙바의 휨에 의한 처짐을 방지할 수 있고, 랙바의 이동에 따른 랙부시와 볼 스크류의 마찰에 의한 노이즈 및 소음의 발생을 방지할 수 있는 효과가 있다.

Description

전동식 파워 스티어링 장치{An Electric Power Steering Apparatus}
본 발명은 전동식 파워 스티어링 장치에 관한 것이다. 보다 상세하게는 랙부시와 랙바의 사이에 개재된 랙튜브가 랙바의 볼 스크류 구간을 감싸도록 결합되어 랙바가 좌우로 이동함에 따라 볼 스크류로 인한 랙부시의 손상을 미연에 방지할 수 있을 뿐만 아니라, 랙바의 강성을 보강함으로 랙바의 휨에 의한 처짐을 방지할 수 있고, 랙바의 이동에 따른 랙부시와 볼 스크류의 마찰에 의한 노이즈 및 소음의 발생을 방지하는 전동식 파워 스티어링 장치에 관한 것이다.
도 1은 종래 기술에 따른 자동차의 랙 타입 전동식 동력 보조 조향장치의 구성도이다.
도 1에서 도시하는 바와 같이 일반적으로 자동차의 랙 타입 전동식 동력 보조 조향장치는 조향휠(101)부터 양측 바퀴(108)까지 이어지는 조향 계통(100) 및 조향 계통(100)에 조향 보조 동력을 제공하는 보조 동력 기구(120)를 포함하여 구성된다.
조향 계통(100)은 일측이 조향휠(101)에 연결되어 조향휠(101)과 함께 회전하고 타측은 한 쌍의 유니버설 조인트(103)를 매개로 피니언축(104)에 연결되는 조향축(102)을 포함하여 구성된다. 또한, 피니언축(104)은 랙-피니언 기구부(105)를 통해 랙바(109)에 연결되고, 랙바(109)의 양단은 타이로드(106)와 너클암(107)을 통해 차량의 바퀴(108)에 연결된다.
랙-피니언 기구부(105)는 피니언축(104)에 형성되어 있는 피니언 기어부(111)와 랙바(109)의 외주면 일측에 형성되어 있는 랙 기어부(112)가 서로 맞물려서 형성되므로 운전자가 조향휠(101)을 조작하면 조향 계통(100)에서 토크가 발생하고, 발생한 토크에 의해서 랙-피니언 기구부(105)와 타이로드(106)를 통하여 바퀴(108)를 조향하게 된다.
보조 동력 기구(120)는 운전자가 조향휠(101)에 가하는 토크를 감지하고 감지된 토크에 비례하는 전기 신호를 출력하는 토크 센서(121)와 토크 센서(121)로부터 전해지는 전기 신호에 기초하여 제어 신호를 발생하는 전자 제어 장치(ECU: Electronic Control Unit, 123), 전자 제어 장치(123)로부터 전해지는 제어 신호에 기초하여 보조 동력을 발생시키는 모터(130) 및 벨트를 매개로 모터(130)에서 발생한 보조 동력을 랙바(109)에 전달하는 벨트식 전동장치(140)를 포함하여 구성된다.
따라서, 랙 타입 전동식 동력 보조 조향장치는 조향휠(101)의 회전에 의해 발생한 토크가 랙-피니언 기구부(105)를 거쳐서 랙바(109)에 전달되고, 발생된 토크에 따라 모터(130)에서 발생한 보조 동력이 벨트식 전동장치(140)에 의해 볼 스크류부(150)를 거쳐서 랙바(109)에 전달되도록 형성된다. 즉, 조향 계통(100)에서 발생한 토크와 모터(130)에서 발생한 보조 동력이 합쳐져서 랙바(109)를 축 방향으로 운동하도록 하는 것이다.
도 2는 종래 기술에 따른 랙 타입 전동식 동력 보조 조향장치의 부분 단면도이다.
도 2에서 도시하는 바와 같이 종래 기술에 따른 랙 타입 전동식 동력 보조 조향장치는 차량의 가로 방향으로 연장되고 외주면 일측에 랙 기어부를 형성하고 있는 랙바(109), 랙 기어부와 맞물리는 피니언 기어부를 형성하고 있는 피니언축(104), 볼(201)을 매개로 볼 스크류(203)와 맞물리는 볼 너트(205)로 구성되는 볼 스크류부(150), 볼 너트(205)와 모터축(221)을 연결하는 벨트식 전동장치(140) 및 모터(130)를 포함하며, 또한 모터 풀리 하우징(240)은 모터를 감싸며 랙 하우징(223)에 볼트 결합에 의해 고정된다.
피니언축(104)은 조향축(102)을 통해 조향휠(101)에 연결되고, 외주면 일측에 일정 길이의 스크류가 형성되어 있는 랙바(109)는 랙 하우징(223)에 내장된다.
볼 스크류부(150)는 랙바(109)와 동축 상에 형성되되 랙바(109)를 둘러싸는 볼 너트(205)와 랙바(109)의 외주면에 형성되어 있는 볼 스크류(203)에 접하는 볼(201)을 포함하여 구성된다. 볼 너트(205)는 모터축(221)이 회전함에 따라 함께 회전하는데, 볼 너트(205)의 매끄러운 회전을 위해 볼 너트(205)의 외주면과 랙 하우징(223)의 내주면 사이에는 베어링(207)이 구비된다.
벨트식 전동장치(140)는 모터축(221) 및 볼 너트(205)를 서로 연결하는 벨트(230)를 포함하여 구성되며, 조향휠에 가해진 조향 토크에 비례하여 모터(130)에서 발생하는 보조 동력을 볼 너트(205)를 통해 랙바(109)에 전달한다. 즉, 모터축(221)이 회전함에 따라 벨트(230)에 의해 모터축(221)의 회전력을 전달받은 볼 너트(205)도 회전하고, 볼 너트(205)가 회전함에 따라 볼(201) 및 볼 스크류(203)의 운동에 따라 랙바(109)가 축 방향으로 직선 운동을 하게 되는 것이다.
이때, 랙바(109)의 휨에 의한 처짐을 방지할 수 있도록 랙 하우징(223)과 랙바(109) 사이에 랙부시(240)가 개재되어 랙바(109)의 처짐을 방지할 뿐만 아니라 이동에 따른 마찰을 줄일 수 있게 된다.
그러나 랙바(109)가 좌우로 이동함에 따라 랙바(109)에 형성된 볼 스크류(203)에 의해 랙부시(240)가 손상될 뿐만 아니라 볼 스크류(203)와 랙부시(240)의 마찰에 의한 노이즈 및 소음이 발생하게 되는 문제점이 있었다.
이에 본 발명은 전술한 배경에서 안출된 것으로 전동식 파워 스티어링 장치에 있어서, 랙부시와 랙바의 사이에 개재된 랙튜브가 랙바의 볼 스크류 구간을 감싸도록 결합되어 랙바가 좌우로 이동함에 따라 볼 스크류로 인한 랙부시의 손상을 미연에 방지할 수 있을 뿐만 아니라, 랙바의 강성을 보강함으로 랙바의 휨에 의한 처짐을 방지할 수 있고, 랙바의 이동에 따른 랙부시와 볼 스크류의 마찰에 의한 노이즈 및 소음의 발생을 방지하는 전동식 파워 스티어링 장치를 제공하는데 그 목적이 있다.
이러한 목적을 달성하기 위하여 본 발명은 일측에는 피니언과 치합되는 랙기어가 형성되고 타측에는 볼 스크류가 형성된 랙바, 랙 하우징의 일측 또는 양측에 삽입 고정되며, 길이방향으로 상기 랙바가 관통하는 랙부시, 일측은 상기 랙바의 양단부에 결합되고 타측은 타이로드의 볼부위에 결합되는 볼 하우징, 상기 랙부시의 내주면과 상기 랙바의 외주면에 개재되며 일단이 볼하우징에 고정되어, 상기 랙바가 이동함에 따라 상기 랙부시와 슬라이딩 접촉하는 랙튜브를 포함하는 것을 특징으로 하는 전동식 파워 스티어링 장치를 제공한다.
이상에서 설명한 바와 같이 본 발명에 의하면, 랙부시와 랙바의 사이에 개재된 랙튜브가 랙바의 볼 스크류 구간을 감싸도록 결합되어 랙바가 좌우로 이동함에 따라 볼 스크류로 인한 랙부시의 손상을 미연에 방지할 수 있을 뿐만 아니라, 랙바의 강성을 보강함으로 랙바의 휨에 의한 처짐을 방지할 수 있고, 랙바의 이동에 따른 랙부시와 볼 스크류의 마찰에 의한 노이즈 및 소음의 발생을 방지할 수 있는 효과가 있다.
도 1은 종래 기술에 따른 자동차의 랙 타입 전동식 동력 보조 조향장치의 구성도;
도 2는 종래 기술에 따른 랙 타입 전동식 동력 보조 조향장치의 부분 단면도;
도 3은 본 발명의 전동식 파워 스티어링 장치의 축선방향 일부를 도시하는 부분단면도;
도 4는 본 발명의 전동식 파워 스티어링 장치의 축선방향 일부를 도시하는 분해 사시도이다.
도 3은 본 발명의 전동식 파워 스티어링 장치의 축선방향 일부를 도시하는 부분단면도, 도 4는 본 발명의 전동식 파워 스티어링 장치의 축선방향 일부를 도시하는 분해 사시도이다.
도 3과 도 4를 도 1, 2와 함께 참조하면, 전동식 파워 스티어링 장치는 조향휠(101)의 회전에 의해 발생한 토크가 랙-피니언 기구부(105)를 거쳐서 랙바(310)에 전달되고, 발생된 토크에 따라 모터(130)에서 발생한 보조 동력이 벨트식 전동장치(140)에 의해 볼 스크류부(150)를 거쳐서 랙바(310)에 전달되도록 형성된다. 즉, 조향 계통(100)에서 발생한 토크와 모터(130)에서 발생한 보조 동력이 합쳐져서 랙바(310)를 축 방향으로 운동하도록 하는 것이다.
피니언축(104)은 조향축(102)을 통해 조향휠(101)에 연결되고, 외주면 일측에 일정 길이의 스크류가 형성되어 있는 랙바(310)는 랙 하우징(223)에 내장된다.
즉, 랙바(310)의 일측에는 피니언과 치합되는 랙기어가 형성되고 타측에는 볼 스크류(330)가 형성되며, 랙바(310)의 양단부에 볼 하우징(360)이 결합된다.
그리고, 볼 하우징(360)의 타측은 타이로드(380)의 볼부위와 결합된다.
이어서, 랙 하우징(320)은 랙바(310)를 감싸는 중공 원통 형상으로 이루어져 있고, 랙 하우징(320)의 일측 또는 양측에 랙부시(340)가 삽입 고정되며, 랙부시(340)에 길이방향으로 상기 랙바(310)가 관통되도록 구성된다.
이때, 랙부시(340)의 내주면과 랙바(310)의 외주면에 랙튜브(370)가 개재되어 랙바(310)가 이동함에 따라 랙부시(340)와 랙튜브(370)가 슬라이딩 접촉되도록 이루어져 있다.
즉, 랙튜브(370)가 랙바(310)의 볼 스크류(330) 구간을 감싸도록 결합되어 랙바(310)가 좌우로 이동함에 따라 볼 스크류(330)로 인한 랙부시(340)의 손상을 미연에 방지하는 것이다.
또한, 랙튜브(370)가 랙바(310)의 볼 스크류(330) 구간에 결합됨으로써 랙바(310)의 강성을 보강하여 랙바(310)의 처짐을 방지하는 것이다.
랙튜브(370)는 금속 또는 합성 수지 등으로 형성될 수 있으며, 랙바(310)에 압입 또는 랙바(310)의 외주면에 형성된 볼 스크류(330)에 나사결합 될 수 있도록 랙튜브(370)의 내주면에 나사형상의 돌기을 형성하여 결합 될 수도 있다.
그리고, 랙튜브(370)에 홈(374)이 길이방향으로 하나 이상 형성되어 랙부시(340)와 접촉면적을 줄임으로써, 랙부시(340)와 슬라이딩 접촉시 마찰력을 감소시켜 노이즈 및 소음의 발생을 방지하는 것이다.
이렇게 랙바(310)의 볼 스크류(330) 구간에 랙튜브(370)를 구비함으로써, 랙바(310)가 좌우로 이동함에 따라 볼 스크류(330)로 인한 랙부시(340)의 손상을 미연에 방지할 수 있을 뿐만 아니라, 랙부시(340)와 볼 스크류(330)의 마찰에 의한 노이즈 및 소음의 발생을 방지할 수 있다.
이어서, 랙튜브(370)의 내주면 일단부에는 랙튜브(370)의 이탈을 방지하도록 랙바(310)와 볼 하우징(360) 사이에 개재되는 고정부(372)가 형성된다.
즉, 고정부(372)는 랙튜브(370)의 단부에 내경이 작아지는 부위 즉 큰 내경에서 직각으로 작은 내경으로 변환되어지게 형성되어 랙바(310)와 볼 하우징(360)의 체결시 랙바(310)와 볼 하우징(360) 사이에 고정되도록 결합되는 것이다.
이때, 고정부(372)의 양측면에는 풀림 방지를 위해 돌기(376)가 하나 이상 형성되며, 돌기(376)의 형상은 반원 또는 원뿔 형상으로 형성되어 랙바(310)와 볼 하우징(360)을 견고하게 결합할 수 있게 된다.
즉, 고정부(327)의 랙바(310)와 볼 하우징(360)이 마주하는 면에 형성된 돌기(376)로 인하여 랙바(310)와 볼 하우징(360)의 풀림을 방지하는 것이다.
이상에서 설명한 바와 같이 본 발명에 의하면, 랙부시와 랙바의 사이에 개재된 랙튜브가 랙바의 볼 스크류 구간을 감싸도록 결합되어 랙바가 좌우로 이동함에 따라 볼 스크류로 인한 랙부시의 손상을 미연에 방지할 수 있을 뿐만 아니라, 랙바의 강성을 보강함으로 랙바의 휨에 의한 처짐을 방지할 수 있고, 랙바의 이동에 따른 랙부시와 볼 스크류의 마찰에 의한 노이즈 및 소음의 발생을 방지할 수 있는 효과가 있다.
310 : 랙바 320 : 랙 하우징
330 : 볼 스크류 340 : 랙부시
360 : 볼 하우징 370 : 랙튜브

Claims (4)

  1. 일측에는 피니언과 치합되는 랙기어가 형성되고 타측에는 볼 스크류가 형성된 랙바;
    랙 하우징의 일측 또는 양측에 삽입 고정되며, 길이방향으로 상기 랙바가 관통하는 랙부시;
    일측은 상기 랙바의 양단부에 결합되고 타측은 타이로드의 볼부위에 결합되는 볼 하우징;
    상기 랙부시의 내주면과 상기 랙바의 외주면에 개재되며 일단이 볼하우징에 고정되어, 상기 랙바가 이동함에 따라 상기 랙부시와 슬라이딩 접촉하는 랙튜브;
    를 포함하는 것을 특징으로 하는 전동식 파워 스티어링 장치.
  2. 제 1 항에 있어서,
    상기 랙튜브의 내주면 일단부에는 상기 랙튜브의 이탈을 방지하도록 상기 랙바와 상기 볼 하우징 사이에 개재되는 고정부가 형성되는 것을 특징으로 하는 전동식 파워 스티어링 장치.
  3. 제 2 항에 있어서,
    상기 고정부의 양측면에는 풀림 방지를 위한 돌기가 하나 이상 형성되는 것을 특징으로 하는 전동식 파워 스티어링 장치.
  4. 제 1 항에 있어서,
    상기 랙튜브는 상기 랙부시와 슬라이딩 접촉시 마찰면적을 줄이기 위한 홈이 길이방향으로 하나 이상 형성된 것을 특징으로 하는 전동식 파워 스티어링 장치.
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