KR20200113706A - Steer by wire steering apparatus - Google Patents

Steer by wire steering apparatus Download PDF

Info

Publication number
KR20200113706A
KR20200113706A KR1020190034267A KR20190034267A KR20200113706A KR 20200113706 A KR20200113706 A KR 20200113706A KR 1020190034267 A KR1020190034267 A KR 1020190034267A KR 20190034267 A KR20190034267 A KR 20190034267A KR 20200113706 A KR20200113706 A KR 20200113706A
Authority
KR
South Korea
Prior art keywords
ball screw
steer
bar
rack bar
screw bar
Prior art date
Application number
KR1020190034267A
Other languages
Korean (ko)
Other versions
KR102660337B1 (en
Inventor
김명환
안상희
고경민
Original Assignee
주식회사 만도
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by 주식회사 만도 filed Critical 주식회사 만도
Priority to KR1020190034267A priority Critical patent/KR102660337B1/en
Publication of KR20200113706A publication Critical patent/KR20200113706A/en
Application granted granted Critical
Publication of KR102660337B1 publication Critical patent/KR102660337B1/en

Links

Images

Classifications

    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B62—LAND VEHICLES FOR TRAVELLING OTHERWISE THAN ON RAILS
    • B62D—MOTOR VEHICLES; TRAILERS
    • B62D5/00—Power-assisted or power-driven steering
    • B62D5/04—Power-assisted or power-driven steering electrical, e.g. using an electric servo-motor connected to, or forming part of, the steering gear
    • B62D5/0442—Conversion of rotational into longitudinal movement
    • B62D5/0445—Screw drives
    • B62D5/0448—Ball nuts
    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B62—LAND VEHICLES FOR TRAVELLING OTHERWISE THAN ON RAILS
    • B62D—MOTOR VEHICLES; TRAILERS
    • B62D3/00—Steering gears
    • B62D3/02—Steering gears mechanical
    • B62D3/12—Steering gears mechanical of rack-and-pinion type
    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B62—LAND VEHICLES FOR TRAVELLING OTHERWISE THAN ON RAILS
    • B62D—MOTOR VEHICLES; TRAILERS
    • B62D5/00—Power-assisted or power-driven steering
    • B62D5/04—Power-assisted or power-driven steering electrical, e.g. using an electric servo-motor connected to, or forming part of, the steering gear
    • B62D5/043—Power-assisted or power-driven steering electrical, e.g. using an electric servo-motor connected to, or forming part of, the steering gear characterised by clutch means between driving element, e.g. motor, and driven element, e.g. steering column or steering gear
    • F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F16—ENGINEERING ELEMENTS AND UNITS; GENERAL MEASURES FOR PRODUCING AND MAINTAINING EFFECTIVE FUNCTIONING OF MACHINES OR INSTALLATIONS; THERMAL INSULATION IN GENERAL
    • F16H—GEARING
    • F16H55/00—Elements with teeth or friction surfaces for conveying motion; Worms, pulleys or sheaves for gearing mechanisms
    • F16H55/02—Toothed members; Worms
    • F16H55/26—Racks

Landscapes

  • Engineering & Computer Science (AREA)
  • Mechanical Engineering (AREA)
  • Chemical & Material Sciences (AREA)
  • Combustion & Propulsion (AREA)
  • Transportation (AREA)
  • General Engineering & Computer Science (AREA)
  • Power Steering Mechanism (AREA)
  • Transmission Devices (AREA)

Abstract

Disclosed is a steer-by-wire steering apparatus. According to one embodiment of the present invention, the steer-by-wire steering apparatus may comprise: a steering shaft including a rack bar with a gear tooth formed on the outer surface thereof, and a ball screw bar connected by extending the rack bar; a driving unit which includes a ball nut engaged with an outer circumferential surface of the ball screw bar, and makes the ball screw bar perform a straight movement by generating driving force in accordance with the steering information and rotating the ball nut; and a pinion gear engaged with the gear tooth of the rack bar to rotate and preventing the rotary movement of the steering shaft. The steer-by-wire steering apparatus is able to precisely control the steering shaft which transfers force.

Description

스티어 바이 와이어 조향 장치{STEER BY WIRE STEERING APPARATUS}Steer by wire steering system {STEER BY WIRE STEERING APPARATUS}

본 발명은 스티어 바이 와이어 조향 장치에 관한 것으로, 더욱 상세하게는 스티어링 휠과의 기계적 연결 없이 전기적으로 조향이 이루어지는 스티어 바이 와이어 조향 장치에 관한 것이다.The present invention relates to a steer-by-wire steering device, and more particularly, to a steer-by-wire steering device that is electrically steered without a mechanical connection with a steering wheel.

근래에는 차량의 스티어링 휠과 휠 사이의 기계적 연결 없이 전기적으로 차량의 휠을 구동시키는 스티어 바이 와이어 시스템이 차량에 적용되고 있다. 스티어 바이 와이어 시스템은 스티어링 휠의 회전 신호를 감지한 전자제어유닛(ECU)의 제어에 따라 차량의 휠에 구동 연결된 모터를 작동시켜 차량의 조향을 수행한다.Recently, a steering-by-wire system that electrically drives a vehicle's wheel without a mechanical connection between the vehicle's steering wheel and the wheel is being applied to a vehicle. The steer-by-wire system performs steering of a vehicle by operating a motor connected to a wheel of a vehicle under control of an electronic control unit (ECU) that senses a rotation signal of a steering wheel.

스티어 바이 와이어 시스템은 운전자의 조향의지에 대한 차량 응답성의 향상, 차속에 따른 스티어링 기어비의 가변, 불필요한 역입력 방지, 정밀한 조향 및 설치의 자유도 향상 등을 가능하게 하는 장점을 가지고 있다.The steer-by-wire system has the advantage of improving vehicle responsiveness to the driver's willingness to steer, varying the steering gear ratio according to the vehicle speed, preventing unnecessary reverse input, and improving the degree of freedom of precise steering and installation.

그러나 스티어 바이 와이어 시스템은 다음과 같은 문제점을 가지고 있다.However, the steer-by-wire system has the following problems.

스티어 바이 와이어 시스템은 전기적으로 차량의 휠을 제어하므로, 정밀한 제어 및 측정이 요구된다. 예를 들면, 차량의 휠과 연결된 타이로드에 힘을 전달하는 조향축은 조향 정보에 상응하게 정밀하게 선형 거동해야 하며, 그 위치가 정확하게 측정될 필요가 있다.Since the steer-by-wire system electrically controls the vehicle's wheel, precise control and measurement are required. For example, a steering shaft that transmits a force to a tie rod connected to a wheel of a vehicle must behave precisely linearly in accordance with the steering information, and its position needs to be accurately measured.

한편, 스티어 바이 와이어 시스템은 차량의 스티어링 휠과 휠 사이의 기계적인 연결을 갖지 않는다. 따라서, 차량의 주행 중 시스템이 고장날 경우 치명적인 사고가 유발될 수 있다.On the other hand, the steer-by-wire system does not have a mechanical connection between the vehicle's steering wheel and the wheel. Therefore, if the system breaks down while the vehicle is driving, a fatal accident may occur.

이에 따라, 스티어 바이 와이어 시스템에 있어서, 조향축의 정확한 직선 운동과 정밀한 위치 측정, 비상 시 차량의 안전성을 증대시키기 위한 리던던시(redundancy)의 구현 등을 위한 기술 개발이 요구되고 있는 실정이다.Accordingly, in the steer-by-wire system, there is a demand for technology development for accurate linear motion and precise position measurement of the steering shaft, and implementation of redundancy to increase the safety of the vehicle in case of an emergency.

등록특허 10-1509927 "스티어 바이 와이어 시스템", 2015. 04. 07 공고Registered Patent 10-1509927 "Steer-by-wire system", 2015. 04. 07 Announced

본 발명은 전술한 종래기술의 문제점을 해결하기 위한 것으로, 본 발명은 차량의 휠에 연결된 타이로드로 힘을 전달하는 조향축의 정밀 제어 및 그 위치의 정확하고 효율적인 측정이 가능한 스티어 바이 와이어 조향 장치를 제공하고자 한다.The present invention is to solve the problems of the prior art, and the present invention provides a steer-by-wire steering apparatus capable of precise control of a steering shaft that transmits force to a tie rod connected to a wheel of a vehicle and accurate and efficient measurement of its position. I want to provide.

또한, 본 발명은 스티어 바이 와이어 시스템의 안전성을 향상시켜주는 스티어 바이 와이어 조향 장치를 제공하고자 한다.In addition, the present invention is to provide a steer-by-wire steering device that improves the safety of a steer-by-wire system.

본 발명의 일 측면에 따르면, 외면에 기어이가 형성된 랙 바 및 상기 랙 바를 연장하며 연결되는 볼 스크류 바를 포함하는 조향축; 상기 볼 스크류 바의 외주면에 결합된 볼 너트를 포함하고, 조향정보에 따른 구동력을 생성하여 상기 볼 너트를 회전시킴으로써 상기 볼 스크류 바를 직선 운동시키는 구동부 및 상기 랙 바의 기어이에 치합되어 회전하며 상기 조향축의 회전 운동을 방지하는 피니언 기어를 포함하는 스티어 바이 와이어 조향 장치가 제공된다.According to an aspect of the present invention, a steering shaft including a rack bar having gear teeth formed on an outer surface thereof and a ball screw bar extending and connected to the rack bar; It includes a ball nut coupled to the outer circumferential surface of the ball screw bar, and generates a driving force according to steering information to rotate the ball nut to move the ball screw bar linearly, and the gear tooth of the rack bar engages and rotates. There is provided a steer-by-wire steering apparatus including a pinion gear that prevents rotational movement of the shaft.

이때, 상기 볼 스크류 바는 상기 랙 바의 길이 방향 양측에 각각 결합되는 제 1 볼 스크류 바 및 제 2 볼 스크류 바를 포함할 수 있다.In this case, the ball screw bar may include a first ball screw bar and a second ball screw bar respectively coupled to both sides of the rack bar in the longitudinal direction.

또한, 상기 구동부는 상기 제 1 볼 스크류 바의 외주면에 결합되는 제 1 볼 너트를 포함하는 제 1 구동부 및 상기 제 2 볼 스크류 바의 외주면에 결합되는 제 2 볼 너트를 포함하는 제 2 구동부를 포함할 수 있다.In addition, the driving unit includes a first driving unit including a first ball nut coupled to an outer peripheral surface of the first ball screw bar and a second driving unit including a second ball nut coupled to an outer peripheral surface of the second ball screw bar can do.

또한, 상기 랙 바와 상기 볼 스크류 바는 압입 결합될 수 있다.In addition, the rack bar and the ball screw bar may be press-fitting.

또한, 상기 랙 바는 길이 방향 단부에 제 1 직경으로 형성되는 압입홀과, 상기 압입홀과 연통되어 상기 제 1 직경보다 작은 제 2 직경으로 형성되는 탭을 포함하고, 상기 볼 스크류 바는 상기 랙 바와 연결되는 길이 방향 단부에 상기 압입홀에 상응하게 형성되어 상기 압입홀에 압입되는 압입부와, 상기 압입부와 연결되고 상기 탭에 상응하게 형성되어 상기 탭에 삽입 결합되는 스레드를 포함할 수 있다.In addition, the rack bar includes a press-in hole formed with a first diameter at an end portion in the length direction, and a tab formed with a second diameter smaller than the first diameter in communication with the press-in hole, and the ball screw bar is the rack It may include a press-in part formed corresponding to the press-in hole at the longitudinal end connected to the bar and press-fit into the press-in hole, and a thread connected to the press-in part and formed corresponding to the tab to be inserted and coupled to the tab. .

또한, 상기 피니언 기어는 아이들(idle) 피니언 기어로 이루어질 수 있다.In addition, the pinion gear may be formed of an idle pinion gear.

또한, 상기 피니언 기어의 회전 각도를 측정하는 각도 센서를 더 포함할 수 있다.In addition, it may further include an angle sensor for measuring the rotation angle of the pinion gear.

또한, 상기 랙 바의 기어이와 상기 피니언 기어 사이의 유격이 방지되도록 상기 랙 바를 상기 피니언 기어 측으로 가압하는 유격보상부를 더 포함할 수 있다.In addition, it may further include a play compensation unit for pressing the rack bar to the pinion gear side so as to prevent a gap between the gear teeth of the rack bar and the pinion gear.

본 발명의 일 실시예에 따른 스티어 바이 와이어 조향 장치에 의하면, 조향축의 랙 바의 기어이에 치합되는 피니언 기어를 통해 조향축의 정밀 제어 및 그 위치의 정확하고 효율적인 측정이 가능하다.According to the steer-by-wire steering apparatus according to an embodiment of the present invention, precise control of the steering shaft and accurate and efficient measurement of its position are possible through a pinion gear meshing with a gear tooth of a rack bar of a steering shaft.

또한, 본 발명의 일 실시예에 따른 스티어 바이 와이어 조향 장치에 의하면, 두 세트의 볼 스크류 바 및 볼 너트를 통해 차량의 안전성 확보를 위한 리던던시(redundancy)를 효과적으로 증가시킬 수 있다.In addition, according to the steer-by-wire steering apparatus according to an exemplary embodiment of the present invention, redundancy for securing vehicle safety can be effectively increased through two sets of ball screw bars and ball nuts.

도 1은 본 발명의 일 실시예에 따른 스티어 바이 와이어 조향 장치의 사시도이다.
도 2는 본 발명의 일 실시예에 따른 스티어 바이 와이어 조향 장치의 하우징을 제거한 상태를 나타낸 사시도이다.
도 3은 본 발명의 일 실시예에 따른 스티어 바이 와이어 조향 장치의 조향축의 분해 사시도 및 일부 확대도이다.
도 4는 본 발명의 일 실시예에 따른 스티어 바이 와이어 조향 장치의 조향축의 일부 구성을 단면으로 나타낸 도면이다.1 is a perspective view of a steer-by-wire steering apparatus according to an embodiment of the present invention.
2 is a perspective view showing a state in which the housing of the steer-by-wire steering apparatus according to an embodiment of the present invention is removed.
3 is an exploded perspective view and a partial enlarged view of a steering shaft of a steer-by-wire steering apparatus according to an embodiment of the present invention.
4 is a cross-sectional view showing a partial configuration of a steering shaft of a steer-by-wire steering apparatus according to an embodiment of the present invention.

이하, 첨부한 도면을 참고로 하여 본 발명의 실시예에 대하여 본 발명이 속하는 기술분야에서 통상의 지식을 가진 자가 용이하게 실시할 수 있도록 상세히 설명한다. 본 발명은 여러 가지 상이한 형태로 구현될 수 있으며 여기에서 설명하는 실시예에 한정되지 않는다. 본 발명을 명확하게 설명하기 위해서 도면에서 설명과 관계없는 부분은 생략하였으며, 명세서 전체를 통하여 동일 또는 유사한 구성요소에 대해서는 동일한 참조부호를 붙였다.Hereinafter, embodiments of the present invention will be described in detail with reference to the accompanying drawings so that those of ordinary skill in the art can easily implement the present invention. The present invention may be implemented in various different forms, and is not limited to the embodiments described herein. In order to clearly describe the present invention, parts not related to the description in the drawings are omitted, and the same reference numerals are assigned to the same or similar components throughout the specification.

본 명세서에서, "포함하다" 또는 "가지다" 등의 용어는 명세서상에 기재된 특징, 숫자, 단계, 동작, 구성 요소, 부품 또는 이들을 조합한 것이 존재함을 지정하려는 것이지, 하나 또는 그 이상의 다른 특징들이나 숫자, 단계, 동작, 구성 요소, 부품 또는 이들을 조합한 것들의 존재 또는 부가 가능성을 미리 배제하지 않는 것으로 이해되어야 한다.In the present specification, terms such as "comprise" or "have" are intended to designate the presence of features, numbers, steps, actions, components, parts, or combinations thereof described in the specification, but one or more other features. It is to be understood that the presence or addition of elements or numbers, steps, actions, components, parts, or combinations thereof, does not preclude in advance the possibility.

도 1에는 본 발명의 일 실시예에 따른 스티어 바이 와이어 조향 장치의 사시도가 나타나 있고, 도 2에는 본 발명의 일 실시예에 따른 스티어 바이 와이어 조향 장치의 하우징을 제거한 상태를 나타낸 사시도가 도시되어 있다. 또한, 도 3에는 본 발명의 일 실시예에 따른 스티어 바이 와이어 조향 장치의 조향축의 분해 사시도 및 일부 확대도가 나타나 있다.1 is a perspective view of a steer-by-wire steering apparatus according to an embodiment of the present invention, and FIG. 2 is a perspective view showing a state in which the housing of the steer-by-wire steering apparatus according to an embodiment of the present invention is removed. . In addition, FIG. 3 is an exploded perspective view and a partial enlarged view of a steering shaft of a steer-by-wire steering apparatus according to an embodiment of the present invention.

본 발명의 일 실시예에 따른 스티어 바이 와이어 조향 장치(1)는 차량에 장착되어 스티어링 휠과 기계적인 연결 없이 전기적 제어를 통해 차량의 조향을 수행하는 장치이다. 스티어링 휠을 통해 입력된 조향 정보는 토크 센서, 각도 센서 등에 의해 감지되고, 전자제어유닛(미도시)은 그에 상응하는 구동 신호를 구동부(30)에 전달한다. 구동부(30)는 전자제어유닛의 구동 신호에 따라 작동하고, 이에 따라 구동부(30)와 연결된 조향축(20)이 직선 운동을 수행하며, 조향축(20)의 양 측에 연결된 타이로드(100a, 100b)로 힘이 전달된다. 그 결과 타이로드(100a, 100b)에 연결된 차량의 휠의 각도가 변경됨으로써 차량의 조향이 이루어진다.The steer-by-wire steering apparatus 1 according to an embodiment of the present invention is a device that is mounted on a vehicle and performs steering of a vehicle through electrical control without mechanical connection with a steering wheel. Steering information input through the steering wheel is sensed by a torque sensor, an angle sensor, and the like, and the electronic control unit (not shown) transmits a driving signal corresponding thereto to the driving unit 30. The driving unit 30 operates according to the driving signal of the electronic control unit, and accordingly, the steering shaft 20 connected to the driving unit 30 performs a linear motion, and the tie rods 100a connected to both sides of the steering shaft 20 , 100b). As a result, the vehicle is steered by changing the angle of the wheel of the vehicle connected to the tie rods 100a and 100b.

도 1 내지 도 3을 참조하면, 본 발명의 일 실시예에 따른 스티어 바이 와이어 조향 장치(1)는 하우징(10), 구동축(20), 구동부(30), 피니언 기어(40) 및 각도 센서(50)를 포함한다.1 to 3, the steer-by-wire steering apparatus 1 according to an embodiment of the present invention includes a housing 10, a drive shaft 20, a drive unit 30, a pinion gear 40, and an angle sensor ( 50).

하우징(10)에는 구동축(20), 구동부(30), 피니언 기어(40) 및 각도 센서(50)가 배치된다. 하우징(10)은 구동축(20)이 길이 방향으로 배치되어 직선 운동할 수 있는 공간을 제공하고, 구동부(30)가 구동축(20)과 연결되어 장착될 수 있게 해준다. 또한, 하우징(10) 내에는 피니언 기어(40)가 구동축(20)의 랙 바(21)와 맞물려 구동축(20)의 직선 운동 시 제자리에서 회전할 수 있도록 배치되며, 각도 센서(50)가 피니언 기어(40)의 회전 각도를 센싱하도록 배치된다.In the housing 10, a drive shaft 20, a drive unit 30, a pinion gear 40, and an angle sensor 50 are disposed. The housing 10 allows the drive shaft 20 to be disposed in a longitudinal direction to provide a space for linear motion, and allows the drive unit 30 to be connected to and mounted on the drive shaft 20. In addition, in the housing 10, the pinion gear 40 meshes with the rack bar 21 of the drive shaft 20 and is arranged to rotate in place during linear motion of the drive shaft 20, and the angle sensor 50 is It is arranged to sense the rotation angle of the gear 40.

조향축(20)은 전자제어유닛의 구동 신호에 따라 작동하는 구동부(30)와 연결되어 구동부(30)의 구동에 따라 직선 운동을 수행하며, 양 측에 연결된 타이로드(100a, 100b)로 힘을 전달한다. 도 2 및 도 3을 참조하면, 조향축(20)은 랙 바(21) 및 볼 스크류 바(22)를 포함할 수 있다.The steering shaft 20 is connected to the driving unit 30 that operates according to the driving signal of the electronic control unit to perform a linear motion according to the driving of the driving unit 30, and is forced by tie rods 100a and 100b connected to both sides. Deliver. 2 and 3, the steering shaft 20 may include a rack bar 21 and a ball screw bar 22.

랙 바(21)는 외면에 기어이(211)가 형성된 기어 부재이다. 스티어 바이 와이어 시스템이 아닌 종래의 조향 시스템에서 랙 바는 차량의 스티어링 휠과 연결된 조향 컬럼의 회전력을 전달하는 피니언과 맞물리며, 피니언의 회전에 따라 직선 운동을 수행하는 부재이다. 그러나 본 발명에서 랙 바(21)는 피니언으로부터 회전력을 전달받지 않으며, 피니언 기어(40)를 회전시키는 역할을 수행한다.The rack bar 21 is a gear member having a gear tooth 211 formed on the outer surface thereof. In a conventional steering system other than a steer-by-wire system, a rack bar is a member that engages with a pinion that transmits a rotational force of a steering column connected to a steering wheel of a vehicle, and performs a linear motion according to the rotation of the pinion. However, in the present invention, the rack bar 21 does not receive rotational force from the pinion and serves to rotate the pinion gear 40.

볼 스크류 바(22)는 랙 바(21)를 연장하며 연결된다. 볼 스크류 바(22)는 후술하는 볼 너트를 포함하는 구동부로부터 구동력을 제공받아 직선 운동한다. 이에 따라 조향축(20)이 일체로 직선 운동한다.The ball screw bar 22 extends and is connected to the rack bar 21. The ball screw bar 22 moves linearly by receiving a driving force from a driving unit including a ball nut to be described later. Accordingly, the steering shaft 20 is integrally linearly moved.

본 발명의 일 실시예에서, 볼 스크류 바(22)는 랙 바(21)의 길이 방향 양측에 각각 결합되는 제 1 볼 스크류 바(22a) 및 제 2 볼 스크류 바(22b)를 포함한다. 제 1 볼 스크류 바(22a) 및 제 2 볼 스크류 바(22b)는 랙 바(21)의 길이 방향 양측에 결합되어 후술하는 볼 너트를 포함하는 구동부로부터 각각 구동력을 제공받을 수 있다. 이를 통해 스티어 바이 와이어 시스템의 리던던시가 증가될 수 있으며, 시스템 안전성이 향상된다.In one embodiment of the present invention, the ball screw bar 22 includes a first ball screw bar 22a and a second ball screw bar 22b respectively coupled to both sides of the rack bar 21 in the longitudinal direction. The first ball screw bar 22a and the second ball screw bar 22b may be coupled to both sides of the rack bar 21 in the longitudinal direction to receive driving force from driving units including ball nuts to be described later. This can increase the redundancy of the steer-by-wire system and improve system safety.

한편, 볼 스크류 바(22)는 랙 바(21)와 일체로 형성되는 것도 가능하지만, 본 발명의 일 실시예에서, 볼 스크류 바(22)는 랙 바(21)와 별도로 형성되어 압입 결합되어 있다. 즉, 랙 바(21)의 길이 방향 양측에 제 1 볼 스크류 바(22a) 및 제 2 볼 스크류 바(22b)가 각각 압입 결합되어 구동축(20)을 형성한다.On the other hand, the ball screw bar 22 may be formed integrally with the rack bar 21, but in one embodiment of the present invention, the ball screw bar 22 is formed separately from the rack bar 21 and is press-fitted. have. That is, the first ball screw bar 22a and the second ball screw bar 22b are respectively press-fitted to both sides of the rack bar 21 in the longitudinal direction to form the drive shaft 20.

도 4에는 본 발명의 일 실시예에 따른 스티어 바이 와이어 조향 장치의 조향축의 일부 구성을 단면으로 나타낸 도면이 도시되어 있다. 도 4를 참조하면, 랙 바(21)는 제 1 볼 스크류 바(22a)와 연결되는 길이 방향 단부에 제 1 직경으로 형성되는 압입홀(212a)과, 압입홀(212a)과 연통되어 제 1 직경보다 작은 제 2 직경으로 형성되는 탭(213a)을 포함하고 있다. 또한, 제 1 볼 스크류 바(22a)는 랙 바(21)와 연결되는 길이 방향 단부에 압입홀(212a)에 상응하게 형성되어 압입홀에 압입되는 압입부(221a)와, 압입부(221a)와 연결되고 탭(213a)에 상응하게 형성되어 탭(213a)에 삽입 결합되는 스레드(222a)를 포함하고 있다.4 is a diagram illustrating a partial configuration of a steering shaft of a steer-by-wire steering apparatus according to an embodiment of the present invention in cross section. 4, the rack bar 21 is in communication with the press-fit hole 212a formed with a first diameter at the longitudinal end connected to the first ball screw bar 22a and the press-fit hole 212a to provide a first It includes a tab 213a formed with a second diameter smaller than the diameter. In addition, the first ball screw bar (22a) is formed corresponding to the press-in hole (212a) at the end connected to the rack bar (21) in the longitudinal direction, the press-fit portion (221a) and the press-fit portion (221a) And a thread 222a connected to and formed corresponding to the tab 213a to be inserted and coupled to the tab 213a.

제 2 볼 스크류 바(22b)와 연결되는 랙 바(21)의 길이 방향 단부 및 랙 바(21)와 연결되는 제 2 볼 스크류 바(22b)의 길이 방향 단부에도 위와 동일한 구성들이 구비된다.The same configurations as above are also provided at the longitudinal end of the rack bar 21 connected to the second ball screw bar 22b and the longitudinal end of the second ball screw bar 22b connected to the rack bar 21.

이와 같이 본 발명의 일 실시예에 의하면, 랙 바(21)가 볼 스크류 바(22)와 결합됨에 있어서, 탭과 스레드를 통한 나사 결합 외에도 압입홀 및 압입부를 통한 압입 결합이 동시에 이루어진다. 그 결과 조향축(20)에 전달되는 진동에 의해 랙 바(21)와 볼 스크류 바(22) 사이의 결합이 풀리는 것을 효과적으로 방지할 수 있다.As described above, according to an embodiment of the present invention, when the rack bar 21 is coupled with the ball screw bar 22, in addition to screwing through a tap and a thread, press-fitting through a press-in hole and a press-in part is simultaneously made. As a result, it is possible to effectively prevent the coupling between the rack bar 21 and the ball screw bar 22 from being released by the vibration transmitted to the steering shaft 20.

구동부(30)는 전자제어유닛에 의해 전달되는 구동 신호에 의해 구동력을 생성하여 구동축(20)에 전달한다. 구동부(30)는 볼 스크류 바(22)의 외주면에 결합된 볼 너트를 포함하고, 조향정보에 따른 구동력을 생성하여 볼 너트를 회전시킴으로써 볼 스크류 바(22)를 직선 운동시킨다. 이에 따라 조향축(20)이 직선 운동하며, 타이로드(100a, 100b)에 힘이 전달된다.The driving unit 30 generates a driving force by a driving signal transmitted by the electronic control unit and transmits it to the driving shaft 20. The driving unit 30 includes a ball nut coupled to an outer circumferential surface of the ball screw bar 22, and generates a driving force according to steering information to rotate the ball nut to linearly move the ball screw bar 22. Accordingly, the steering shaft 20 moves linearly, and the force is transmitted to the tie rods 100a and 100b.

전술한 바와 같이 본 발명의 일 실시예에서 볼 스크류 바(22)는 랙 바(21)의 길이 방향 양측에 연결된 제 1 볼 스크류 바(22a) 및 제 2 볼 스크류 바(22b)를 포함하는데, 이에 상응하여 구동부(30)는 제 1 볼 스크류 바(22a)의 외주면에 결합되는 제 1 볼 너트(31a)를 포함하는 제 1 구동부(30a) 및 제 2 볼 스크류 바(22b)의 외주면에 결합되는 제 2 볼 너트(31b)를 포함하는 제 2 구동부(30b)를 포함할 수 있다.As described above, in one embodiment of the present invention, the ball screw bar 22 includes a first ball screw bar 22a and a second ball screw bar 22b connected to both sides of the rack bar 21 in the longitudinal direction, Correspondingly, the driving unit 30 is coupled to the outer circumferential surface of the first driving unit 30a and the second ball screw bar 22b including the first ball nut 31a coupled to the outer circumferential surface of the first ball screw bar 22a. It may include a second driving unit (30b) including a second ball nut (31b).

도 2에 나타난 바와 같이, 제 1 구동부(30a)는 제 1 볼 스크류 바(22a)의 외주면에 결합된 제 1 볼 너트(31a), 전자제어유닛의 구동 신호에 따라 구동되는 제 1 모터(32a), 제 1 모터(32a)의 출력축에 결합된 제 1 풀리(33a) 및 제 1 풀리(33a)의 회전력을 제 1 볼 너트(31a)로 전달하는 제 1 밸트(34a)를 포함할 수 있다. 제 1 모터(32a)에 의해 생성된 회전력은 제 1 볼 너트(31a)에 감속되어 전달되고, 제 1 볼 너트(31a)는 전달된 회전력에 의해 회전하며 제 1 볼 스크류 바(22a)에 직선 운동력을 전달한다.As shown in Fig. 2, the first driving unit 30a includes a first ball nut 31a coupled to the outer circumferential surface of the first ball screw bar 22a, and a first motor 32a driven according to a driving signal of the electronic control unit. ), may include a first pulley (33a) coupled to the output shaft of the first motor (32a) and a first belt (34a) that transmits the rotational force of the first pulley (33a) to the first ball nut (31a) . The rotational force generated by the first motor 32a is decelerated and transmitted to the first ball nut 31a, and the first ball nut 31a rotates by the transmitted rotational force and is straight to the first ball screw bar 22a. Transmits exercise power.

제 2 구동부(30b)는 제 1 구동부(30a)와 동일하게 구성될 수 있다. 다시 말하면, 제 2 구동부(30b)는 제 2 볼 스크류 바(22b)의 외주면에 결합된 제 2 볼 너트(31b), 전자제어유닛의 구동 신호에 따라 구동되는 제 2 모터(32b), 제 2 모터(32b)의 출력축에 결합된 제 2 풀리(33b) 및 제 2 풀리(33b)의 회전력을 제 2 볼 너트(31b)로 전달하는 제 2 밸트(34b)를 포함할 수 있다. 제 2 모터(32b)에 의해 생성된 회전력은 제 2 볼 너트(31b)에 감속되어 전달되고, 제 2 볼 너트(31b)는 전달된 회전력에 의해 회전하며 제 2 볼 스크류 바(22b)에 직선 운동력을 전달한다.The second driving unit 30b may be configured in the same manner as the first driving unit 30a. In other words, the second driving unit 30b includes a second ball nut 31b coupled to the outer circumferential surface of the second ball screw bar 22b, a second motor 32b driven according to a driving signal from the electronic control unit, and a second It may include a second belt (34b) for transmitting the rotational force of the second pulley (33b) and the second pulley (33b) coupled to the output shaft of the motor (32b) to the second ball nut (31b). The rotational force generated by the second motor 32b is decelerated and transmitted to the second ball nut 31b, and the second ball nut 31b rotates by the transmitted rotational force and is straight to the second ball screw bar 22b. Transmits exercise power.

본 발명의 일 실시예에서, 제 1 구동부(30a)와 제 2 구동부(30b)는 동시에 작동하며 조향축(20)을 직선 운동시킬 수 있다. 또한, 제 1 구동부(30a) 및 제 2 구동부(30b) 중 어느 하나가 고장난 경우 나머지 하나가 계속적으로 조향축(20)을 거동시킬 수 있으며, 이를 통해 스티어 바이 와이어 시스템의 리던던시 및 안전성이 증가된다.In an embodiment of the present invention, the first driving unit 30a and the second driving unit 30b operate at the same time and may linearly move the steering shaft 20. In addition, if any one of the first driving unit 30a and the second driving unit 30b fails, the other can continuously move the steering shaft 20, thereby increasing the redundancy and safety of the steer-by-wire system. .

피니언 기어(40)는 랙 바(21)의 기어이(211)에 치합되어 회전하며 조향축(20)의 회전 운동을 방지한다. 이에 따라 볼 너트(31a, 31b)의 회전 시 볼 스크류 바(22)가 회전하면서 조향축(20)의 직진성이 저하되는 것이 방지된다. 즉, 피니언 기어(40)는 조향축(20)이 회전하는 것을 방지함으로써 조향축(20)이 조향 정보에 상응하는 직선 운동을 수행하도록 도와준다. 이를 통해 정밀하고 정확한 조향이 이루어질 수 있다.The pinion gear 40 rotates by meshing with the gear teeth 211 of the rack bar 21 and prevents rotational motion of the steering shaft 20. Accordingly, when the ball nuts 31a and 31b are rotated, the linearity of the steering shaft 20 is prevented from deteriorating while the ball screw bar 22 rotates. That is, the pinion gear 40 helps the steering shaft 20 to perform a linear motion corresponding to the steering information by preventing the steering shaft 20 from rotating. Through this, precise and accurate steering can be achieved.

본 발명의 일 실시예에서, 피니언 기어(40)는 랙 바(21)에 회전력을 전달하는 것이 아니라 조향축(20)의 직선 운동 시 랙 바(21)의 기어이(211)에 맞물려 회전하는 아이들 피니언(idle pinion) 기어이다. 따라서 피니언 기어(40)의 회전 정도는 조향축(20)의 직선 운동 거리를 정확하게 반영하게 된다.In one embodiment of the present invention, the pinion gear 40 does not transmit rotational force to the rack bar 21, but rotates by meshing with the gear teeth 211 of the rack bar 21 during linear motion of the steering shaft 20 It's an idle pinion gear. Therefore, the degree of rotation of the pinion gear 40 accurately reflects the linear motion distance of the steering shaft 20.

한편, 피니언 기어(40)는 헬릭스(helix), 스퍼(spur) 및 테이퍼(taper) 형상의 기어이를 가질 수 있다.Meanwhile, the pinion gear 40 may have a helix, spur, and taper-shaped gear tooth.

각도 센서(50)는 피니언 기어(40)의 회전 각도를 측정한다. 전술한 바와 같이 피니언 기어(40)는 조향축(20)의 직선 운동 시 랙 바(21)의 기어이(211)에 맞물려 회전하며, 이를 통해 조향축(20)의 회전 운동을 방지한다. 이때, 피니언 기어(40)의 회전 각도는 조향축(20)의 직선 운동 거리 즉, 이동 변위를 확인할 수 있는 데이터가 된다. 즉, 본 발명의 일 실시예에서, 각도 센서(50)는 피니언 기어(40)의 회전 각도를 측정함으로써 조향축(20)의 직선 운동 거리 즉, 이동 변위를 산출할 수 있는 데이터를 수집한다.The angle sensor 50 measures the rotation angle of the pinion gear 40. As described above, the pinion gear 40 rotates by meshing with the gear teeth 211 of the rack bar 21 during linear motion of the steering shaft 20, thereby preventing rotational motion of the steering shaft 20. At this time, the rotation angle of the pinion gear 40 becomes data that can confirm the linear motion distance of the steering shaft 20, that is, the moving displacement. That is, in an embodiment of the present invention, the angle sensor 50 collects data capable of calculating a linear motion distance of the steering shaft 20, that is, a moving displacement, by measuring the rotation angle of the pinion gear 40.

각도 센서(50)에 의해 측정된 회전 각도는 조향축(20)의 직선 운동 거리로 환산될 수 있으며, 전자제어유닛에 피드백 정보로서 전달되어 조향축(20)의 정밀 제어를 위해 활용될 수 있다. 본 발명의 일 실시예에 의할 경우, 조향축(20)의 직선 운동 시 조향축(20)의 랙 바(21)의 기어이(211)에 맞물려 회전하는 피니언 기어(40)의 회전 각도에 근거하여 조향축(20)의 이동 변위를 정확하게 산출할 수 있어 조향 제어의 정밀도를 향상시킬 수 있다.The rotation angle measured by the angle sensor 50 can be converted into a linear motion distance of the steering shaft 20, and transmitted as feedback information to the electronic control unit, and used for precise control of the steering shaft 20. . According to an embodiment of the present invention, based on the rotation angle of the pinion gear 40 rotated by meshing with the gear teeth 211 of the rack bar 21 of the steering shaft 20 during linear motion of the steering shaft 20 Accordingly, the moving displacement of the steering shaft 20 can be accurately calculated, thereby improving the precision of the steering control.

한편, 도 1 내지 도 4에 도시되어 있지는 않지만, 본 발명의 일 실시예에 따른 스티어 바이 와이어 조향 장치(1)는 랙 바(21)의 기어이(211)와 피니언 기어(40) 사이의 유격이 방지되도록 랙 바(21)를 피니언 기어(40) 측으로 가압하는 유격보상부를 더 포함할 수 있다.On the other hand, although not shown in Figs. 1 to 4, the steering-by-wire steering apparatus 1 according to an embodiment of the present invention has a clearance between the gear teeth 211 of the rack bar 21 and the pinion gear 40 It may further include a gap compensation unit for pressing the rack bar 21 toward the pinion gear 40 to prevent.

유격보상부는 하우징(10) 내에 배치되어 랙 바(21)의 기어이(211)가 형성된 측면의 반대 측면을 가압하는 형태를 가질 수 있다. 예를 들어, 유격보상부는 서포트 요크(support yoke) 형태로 구성될 수 있는데, 구체적으로 서포트 요크, 요크 스프링 및 락 너트(lock nut)를 사용하여 랙 바(21)의 기어이(211)가 형성된 측면의 반대 측면을 피니언 기어(40) 측으로 가압할 수 있다.The gap compensation unit may be disposed in the housing 10 to press the opposite side of the side of the rack bar 21 on which the gear teeth 211 are formed. For example, the gap compensation unit may be configured in the form of a support yoke. Specifically, a side surface of the rack bar 21 on which the gear teeth 211 are formed using a support yoke, a yoke spring and a lock nut It is possible to press the opposite side of the pinion gear 40 side.

또한, 본 발명의 일 실시예에 따른 스티어 바이 와이어 조향 장치(1)에서 유격보상부는 피니언 기어(40)로 테이퍼 피니언 기어를 사용하여 축 방향으로 가압하는 구조를 형성함으로써 구현될 수도 있다.In addition, in the steer-by-wire steering apparatus 1 according to an embodiment of the present invention, the gap compensation unit may be implemented by forming a structure for pressing in the axial direction using a taper pinion gear as the pinion gear 40.

한편, 본 발명의 일 실시예에 따른 스티어 바이 와이어 조향 장치(1)는 별도의 유격보상부 없이 하우징(10), 랙 바(21) 및 피니언 기어(40)를 짝맞춤하여 유격을 최소화한 상태로 조립하는 방식을 통해 랙 바(21)의 기어이(211)와 피니언 기어(40) 사이의 유격을 최소화할 수도 있다.On the other hand, the steer-by-wire steering apparatus 1 according to an embodiment of the present invention minimizes the play by matching the housing 10, the rack bar 21 and the pinion gear 40 without a separate gap compensation unit. It is also possible to minimize the clearance between the gear teeth 211 of the rack bar 21 and the pinion gear 40 through the assembly method.

이상에서, 본 발명의 일 실시예에 대하여 설명하였으나, 본 발명의 사상은 본 명세서에 제시되는 실시예에 의해 제한되지 아니하며, 본 발명의 사상을 이해하는 당업자는 동일한 사상의 범위 내에서, 구성요소의 부가, 변경, 삭제, 추가 등에 의해서 다른 실시 예를 용이하게 제안할 수 있을 것이나, 이 또한 본 발명의 사상범위 내에 든다고 할 것이다.In the above, although one embodiment of the present invention has been described, the spirit of the present invention is not limited by the embodiments presented herein, and those skilled in the art who understand the spirit of the present invention within the scope of the same spirit, components It will be possible to easily propose other embodiments by adding, changing, deleting, adding, etc., but this will also be said to fall within the scope of the present invention.

1: 스티어 바이 와이어 조향 장치
10: 하우징
20: 구동축
21: 랙 바 22: 볼 스크류 바
30: 구동부
40: 피니언 기어
50: 각도 센서1: Steer-by-wire steering
10: housing
20: drive shaft
21: rack bar 22: ball screw bar
30: drive unit
40: pinion gear
50: angle sensor

Claims (8)

외면에 기어이가 형성된 랙 바 및 상기 랙 바를 연장하며 연결되는 볼 스크류 바를 포함하는 조향축;
상기 볼 스크류 바의 외주면에 결합된 볼 너트를 포함하고, 조향정보에 따른 구동력을 생성하여 상기 볼 너트를 회전시킴으로써 상기 볼 스크류 바를 직선 운동시키는 구동부 및
상기 랙 바의 기어이에 치합되어 회전하며 상기 조향축의 회전 운동을 방지하는 피니언 기어를 포함하는 스티어 바이 와이어 조향 장치.A steering shaft including a rack bar having gear teeth formed on an outer surface thereof and a ball screw bar extending and connected to the rack bar;
A driving unit that includes a ball nut coupled to the outer circumferential surface of the ball screw bar, and generates a driving force according to steering information to rotate the ball nut to linearly move the ball screw bar; and
Steer-by-wire steering apparatus including a pinion gear that meshes with a gear tooth of the rack bar to rotate and prevents rotational motion of the steering shaft. 제 1 항에 있어서,
상기 볼 스크류 바는 상기 랙 바의 길이 방향 양측에 각각 결합되는 제 1 볼 스크류 바 및 제 2 볼 스크류 바를 포함하는 스티어 바이 와이어 조향 장치.The method of claim 1,
The ball screw bar is a steer-by-wire steering apparatus comprising a first ball screw bar and a second ball screw bar respectively coupled to both sides of the rack bar in the longitudinal direction. 제 2 항에 있어서,
상기 구동부는 상기 제 1 볼 스크류 바의 외주면에 결합되는 제 1 볼 너트를 포함하는 제 1 구동부 및 상기 제 2 볼 스크류 바의 외주면에 결합되는 제 2 볼 너트를 포함하는 제 2 구동부를 포함하는 스티어 바이 와이어 조향 장치.The method of claim 2,
Steer including a first driving unit including a first ball nut coupled to an outer circumferential surface of the first ball screw bar and a second driving unit including a second ball nut coupled to an outer circumferential surface of the second ball screw bar Bi-wire steering. 제 1 항에 있어서,
상기 랙 바와 상기 볼 스크류 바는 압입 결합되는 스티어 바이 와이어 조향 장치.The method of claim 1,
Steer-by-wire steering device in which the rack bar and the ball screw bar are press-fitted. 제 4 항에 있어서,
상기 랙 바는 길이 방향 단부에 제 1 직경으로 형성되는 압입홀과, 상기 압입홀과 연통되어 상기 제 1 직경보다 작은 제 2 직경으로 형성되는 탭을 포함하고,
상기 볼 스크류 바는 상기 랙 바와 연결되는 길이 방향 단부에 상기 압입홀에 상응하게 형성되어 상기 압입홀에 압입되는 압입부와, 상기 압입부와 연결되고 상기 탭에 상응하게 형성되어 상기 탭에 삽입 결합되는 스레드를 포함하는 스티어 바이 와이어 조향 장치.The method of claim 4,
The rack bar includes a press-in hole formed at an end portion in the longitudinal direction with a first diameter, and a tab in communication with the press-in hole and formed with a second diameter smaller than the first diameter,
The ball screw bar is formed to correspond to the press-in hole at the end of the length direction connected to the rack bar and is connected to the press-in hole, and is connected to the press-in part and is formed to correspond to the tab, and is inserted into the tab Steer-by-wire steering device comprising a thread to be used. 제 1 항에 있어서,
상기 피니언 기어는 아이들(idle) 피니언 기어로 이루어지는 스티어 바이 와이어 조향 장치.The method of claim 1,
The pinion gear is a steer-by-wire steering apparatus comprising an idle pinion gear. 제 1 항에 있어서,
상기 피니언 기어의 회전 각도를 측정하는 각도 센서를 더 포함하는 스티어 바이 와이어 조향 장치.The method of claim 1,
Steer-by-wire steering apparatus further comprising an angle sensor for measuring the rotation angle of the pinion gear. 제 1 항에 있어서,
상기 랙 바의 기어이와 상기 피니언 기어 사이의 유격이 방지되도록 상기 랙 바를 상기 피니언 기어 측으로 가압하는 유격보상부를 더 포함하는 스티어 바이 와이어 조향 장치.The method of claim 1,
Steer-by-wire steering apparatus further comprising a play compensation unit for pressing the rack bar toward the pinion gear so as to prevent a gap between the gear teeth of the rack bar and the pinion gear.
KR1020190034267A 2019-03-26 2019-03-26 Steer by wire steering apparatus KR102660337B1 (en)

Priority Applications (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
KR1020190034267A KR102660337B1 (en) 2019-03-26 2019-03-26 Steer by wire steering apparatus

Applications Claiming Priority (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
KR1020190034267A KR102660337B1 (en) 2019-03-26 2019-03-26 Steer by wire steering apparatus

Publications (2)

Publication Number Publication Date
KR20200113706A true KR20200113706A (en) 2020-10-07
KR102660337B1 KR102660337B1 (en) 2024-04-24

Family

ID=72883237

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
KR1020190034267A KR102660337B1 (en) 2019-03-26 2019-03-26 Steer by wire steering apparatus

Country Status (1)

Country Link
KR (1) KR102660337B1 (en)

Citations (6)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP2008273324A (en) * 2007-04-26 2008-11-13 Showa Corp Rack shaft
KR20090081254A (en) * 2008-01-23 2009-07-28 주식회사 만도 Electric Power Steering Apparatus
KR20130048837A (en) * 2011-11-03 2013-05-13 주식회사 만도 Rack assist type steering apparatus and rack assist type electric power steering apparatus having the same
KR101509927B1 (en) 2013-09-24 2015-04-07 현대자동차주식회사 Steer by wire system
KR101606318B1 (en) * 2015-01-22 2016-04-04 주식회사 만도 Electric power steering apparatus and controlling method thereof
KR20180039406A (en) * 2016-10-10 2018-04-18 주식회사 만도 Rack Bar of Rack Assist Type Electric Power Steering Apparatus

Patent Citations (6)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP2008273324A (en) * 2007-04-26 2008-11-13 Showa Corp Rack shaft
KR20090081254A (en) * 2008-01-23 2009-07-28 주식회사 만도 Electric Power Steering Apparatus
KR20130048837A (en) * 2011-11-03 2013-05-13 주식회사 만도 Rack assist type steering apparatus and rack assist type electric power steering apparatus having the same
KR101509927B1 (en) 2013-09-24 2015-04-07 현대자동차주식회사 Steer by wire system
KR101606318B1 (en) * 2015-01-22 2016-04-04 주식회사 만도 Electric power steering apparatus and controlling method thereof
KR20180039406A (en) * 2016-10-10 2018-04-18 주식회사 만도 Rack Bar of Rack Assist Type Electric Power Steering Apparatus

Also Published As

Publication number Publication date
KR102660337B1 (en) 2024-04-24

Similar Documents

Publication Publication Date Title
US11945496B2 (en) Steering column assembly
US11939008B2 (en) Steer-by-wire type power steering apparatus
EP1783031B1 (en) Electric automotive power steering with a belt-type transmission
US11945519B2 (en) Reaction force generating device and steering device
US20170282965A1 (en) Motive power transmission mechanism and steering device
JP4501068B2 (en) Electric power steering device
WO2007026801A1 (en) Steering device and movement converting device used therefor
US6129171A (en) Electric power steering device
US7249650B2 (en) Vehicle steering device
CN112996713B (en) Steering device
KR20180095335A (en) Stopper structure and steer-by-wire system having the same
JP5311102B2 (en) Vehicle steering system
EP1887254A2 (en) Electric power steering apparatus
US20030034196A1 (en) Electric power steering system
KR20200113706A (en) Steer by wire steering apparatus
JP2019089355A (en) Power steering device
CN108284870B (en) Steering column for vehicle
EP1813507B1 (en) Electric power steering apparatus
CN110914137A (en) Device for turning steerable wheels
JP5294010B2 (en) Vehicle steering system
US7159690B2 (en) Electric power steering apparatus
JP2012086593A (en) Electric power steering device
US12005971B2 (en) Rack assist type power steering apparatus
US20230159089A1 (en) Rack assist type power sterring apparatus
US20230406400A1 (en) Steering column assembly for a vehicle

Legal Events

Date Code Title Description
A201 Request for examination
E902 Notification of reason for refusal
E701 Decision to grant or registration of patent right