KR20230087994A - Hybrid steering system for automobiles - Google Patents

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KR20230087994A
KR20230087994A KR1020210176742A KR20210176742A KR20230087994A KR 20230087994 A KR20230087994 A KR 20230087994A KR 1020210176742 A KR1020210176742 A KR 1020210176742A KR 20210176742 A KR20210176742 A KR 20210176742A KR 20230087994 A KR20230087994 A KR 20230087994A
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rack
shaft
housing
pinion
longitudinal direction
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Application number
KR1020210176742A
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Korean (ko)
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이복만
이명숙
김성현
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빛그린전기차협동조합
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Abstract

본 발명은 자동차용 하이브리드 조향장치에 관한 것으로서, 더욱 상세하게는 칼럼축에 연결된 전동모터의 회전력으로 조향파워를 주어시스트 하고, 유압펌프의 구동을 통해 발생된 유압으로 조향파워를 보조어시스트하는 자동차용 하이브리드 조향장치에 관한 것이다.
본 발명의 자동차용 하이브리드 조향장치는 MDPS유닛과 EHPS유닛이 함께 적용됨으로써, 핸들 회전에 따른 조향 효율 및 차량의 연비개선 성능이 더욱 높아질 수 있는 효과가 있다.The present invention relates to a hybrid steering device for automobiles, and more particularly, for automobiles in which steering power is given and assisted by rotational force of an electric motor connected to a column shaft, and steering power is assisted by hydraulic pressure generated through driving of a hydraulic pump. It's about hybrid steering.
Since the MDPS unit and the EHPS unit are applied together in the hybrid steering device for automobiles of the present invention, steering efficiency according to steering wheel rotation and fuel efficiency improvement performance of the vehicle can be further improved.

Figure P1020210176742
Figure P1020210176742

Description

자동차용 하이브리드 조향장치{Hybrid steering system for automobiles}Hybrid steering system for automobiles

본 발명은 자동차용 하이브리드 조향장치에 관한 것으로서, 더욱 상세하게는 칼럼축에 연결된 전동모터의 회전력으로 조향파워를 주어시스트 하고, 유압펌프의 구동을 통해 발생된 유압으로 조향파워를 보조어시스트하는 자동차용 하이브리드 조향장치에 관한 것이다. The present invention relates to a hybrid steering device for automobiles, and more particularly, for automobiles in which steering power is given and assisted by rotational force of an electric motor connected to a column shaft, and steering power is assisted by hydraulic pressure generated through driving of a hydraulic pump. It's about hybrid steering.

일반적으로 차량의 조타력을 발생하는 파워 스티어링 장치는 조향 휠의 조작력을 가볍고 원활하게 하면서도 신속한 조향이 가능하도록 하기 위해서 유압을 이용하도록 설계되어 작동된다.In general, a power steering device that generates a steering force of a vehicle is designed and operated using hydraulic pressure in order to enable quick steering while light and smooth steering wheel manipulation force.

이와 같은 파워 스티어링 장치는 작은 힘으로 조향 조작을 할 수 있으며, 조향 기어비의 조작력에 관계없이 선정할 수 있으며, 노면의 요철에서 오는 충격을 흡수하여 핸들에 전달되는 것을 방지할 수 있는 등의 이점이 있다.Such a power steering device can operate steering with a small force, can be selected regardless of the operating force of the steering gear ratio, and has advantages such as absorbing shock from irregularities on the road surface and preventing it from being transmitted to the steering wheel. there is.

또한, 최근에는 차속 센서 및 조향 토크센서 등에서 감지한 차량의 운행조건에 따라 전자제어장치(ECU)에서 모터를 구동시켜 저속 운행 시에는 가볍고 편안한 조향감을 부여하고, 고속 운행 시에는 무거운 조향감과 더불어 양호한 방향 안정성을 부여하며, 비상상황에서는 급속한 조향이 이루어지도록 하여 운전자에게 최적의 조향 조건을 제공하는 전동식 스티어링 장치를 이용하고 있는 추세이다.In addition, recently, the electronic control unit (ECU) drives the motor according to the driving conditions of the vehicle detected by the vehicle speed sensor and steering torque sensor to provide a light and comfortable steering feel during low-speed driving, and a heavy steering feel and good steering feeling during high-speed driving. It is a trend to use an electric steering device that provides directional stability and provides optimal steering conditions to a driver by rapidly steering in an emergency situation.

이러한 전동식 스티어링 장치는 통상 EHPS(Electro-hydraulic Power Steering)이나 또는 MDPS(Motor Driven Power Steering)가 있으며, 이중 MDPS 시스템은, 도 1에 도시한 바와 같이 펌프에서 유압을 형성하여 파워를 어시스트(assist)하는 유압시스템과 달리, 모터(11)의 회전력으로 조향 파워를 어시스트(assist)하는 구조로서, 동력을 발생하는 모터(11)와 연결된 웜축(Worm-Shaft)이 스티어링샤프트(Steering-Shaft)와 연결되어 있는 웜휠(Worm Wheel)을 회전 시켜 조향력을 어시스트(assist)하게 된다.Such an electric steering device usually includes EHPS (Electro-hydraulic Power Steering) or MDPS (Motor Driven Power Steering), and the dual MDPS system assists power by forming hydraulic pressure in a pump as shown in FIG. Unlike the hydraulic system, which assists steering power with the rotational force of the motor 11, the worm-shaft connected to the motor 11 generating power is connected to the steering shaft. The steering force is assisted by rotating the worm wheel.

그런데, 상기 MDPS는 모터에 의하여 스티어링장치를 직접 구동하므로 별도의 유압장치가 필요없는 장점을 가지고 있으나, 고중량의 대형차량에 조향 동력을 공급하기 위한 모터의 용량에 한계가 있는 단점이 있다.However, since the steering device is directly driven by the motor, the MDPS has an advantage of not requiring a separate hydraulic device, but has a disadvantage in that the capacity of the motor for supplying steering power to heavy vehicles is limited.

대한민국 공개특허공보 제10-2012-0127947호 : MDPS 시스템의 페일세이프 제어방법Korean Patent Publication No. 10-2012-0127947 : Failsafe control method of MDPS system 대한민국 등록특허공보 제10-1382288호 : 하이브리드 스티어링시스템 및 그 제어방법Republic of Korea Patent Registration No. 10-1382288 : Hybrid steering system and its control method

본 발명은 상기와 같은 문제점을 해결하기 위한 것으로서, 칼럼축을 회전시키는 핸들 회전용 전동모터와, 랙축을 슬라이딩 이동시키기 위한 펌프구동용 전동모터가 동시에 구동되어 핸들 조향을 보조할 수 있는 자동차용 하이브리드 조향장치를 제공하고자 한다.The present invention is to solve the above problems, a hybrid steering wheel for automobiles capable of assisting steering wheel steering by simultaneously driving an electric motor for rotating a handle for rotating a column shaft and an electric motor for driving a pump for sliding and moving a rack shaft. We want to provide you with a device.

또한, 본 발명은 칼럼축을 회전시키는 핸들 회전용 전동모터의 힘과 랙축을 슬라이딩 이동시키기 위한 펌프구동용 전동모터의 힘의 차를 보상하여 부하를 감소시킬 수 있는 자동차용 하이브리드 조향장치를 제공하고자 한다.In addition, the present invention is to provide a hybrid steering device for automobiles capable of reducing the load by compensating for the difference between the power of the electric motor for rotating the column shaft and the power of the electric motor for driving the pump for sliding and moving the rack shaft. .

상기와 같은 목적을 달성하기 위한 본 발명의 자동차용 하이브리드 조향장치는 길이 연장된 랙 하우징과; 상기 랙 하우징에 나란하게 상기 랙 하우징을 관통하여 양측이 좌우의 전륜과 각각 연결되며 상기 랙 하우징에 대해 이동가능한 랙축과; 상기 랙 하우징의 길이방향 일측에 상기 랙 하우징에 교차되게 장착되는 피니언하우징과; 상기 피니언하우징에서 상기 랙하우징 내부로 연장되어 하부가 상기 랙축과 치합되며 상부가 상기 피니언하우징에 대해 상방으로 돌출되는 피니언축과; 상기 피니언 축의 상부와 연결되며 상단에 핸들이 장착되는 칼럼축과; 구동축이 상기 칼럼축과 기어연결되게 상기 칼럼축의 회전을 지지하는 칼럼하우징의 일측에 장착되어 상기 피니언축과 상기 칼럼축을 회전시키는 핸들 회전용 전동모터와, 상기 칼럼축의 토크를 측정하는 토크센서를 포함하는 MDPS유닛과; 펌프구동용 전동모터에 의해 작동되는 유압펌프와, 상기 유압펌프에서 상기 피니언하우징 상부측에 장착된 컨트롤밸브로 연장되는 유체공급라인 및 유체회수라인과, 상기 컨트롤밸브에서 상기 랙하우징의 길이방향 타측으로 연장되되 상기 랙하우징의 외주면에 연결되는 각 단부가 상기 랙하우징의 길이방향으로 상호 이격되어 상기 랙하우징 내로 유체를 공급하는 제1 및 제2유압라인과, 상기 제1 및 제2유압라인들 사이의 상기 랙축 외주면에 링형상으로 돌출되어 상기 랙하우징의 내부공간을 구획하는 플랜지를 포함하는 EHPS유닛;을 구비하는 것을 특징으로 한다.A hybrid steering device for a vehicle of the present invention for achieving the above object includes a rack housing with an extended length; a rack shaft that passes through the rack housing in parallel with the rack housing, has both sides connected to left and right front wheels, and is movable with respect to the rack housing; a pinion housing mounted crosswise to the rack housing at one side of the rack housing in the longitudinal direction; a pinion shaft that extends from the pinion housing into the rack housing, has a lower part engaged with the rack shaft, and has an upper part protruding upward with respect to the pinion housing; a column shaft connected to an upper portion of the pinion shaft and having a handle mounted thereon; A drive shaft is mounted on one side of a column housing supporting rotation of the column shaft so that the drive shaft is geared to the column shaft, and includes an electric motor for rotating the handle for rotating the pinion shaft and the column shaft, and a torque sensor for measuring torque of the column shaft. an MDPS unit to; A hydraulic pump operated by an electric motor for driving the pump, a fluid supply line and a fluid recovery line extending from the hydraulic pump to a control valve mounted on the upper side of the pinion housing, and a longitudinal rudder of the rack housing from the control valve. First and second hydraulic lines that extend to the side and each end connected to the outer circumferential surface of the rack housing is spaced apart from each other in the longitudinal direction of the rack housing to supply fluid into the rack housing, and the first and second hydraulic lines and an EHPS unit including a flange protruding in a ring shape on the outer circumferential surface of the rack shaft and partitioning the inner space of the rack housing.

상기 플랜지는 상기 핸들 회전용 전동모터에 의한 상기 피니언축 회전력과 유압에 의한 상기 랙축의 추력 차가 보상될 수 있도록, 상기 랙하우징의 길이방향으로 관통된 유압보상공이 형성될 수 있다.The flange may have a hydraulic compensating hole penetrating in the longitudinal direction of the rack housing so that a difference in thrust of the rack shaft by hydraulic pressure and rotational force of the pinion shaft by the electric motor for rotating the handle may be compensated.

상기 랙축은 상기 피니언축과 기어연결되도록 일측면에 길이방향을 따라 래크기어가 형성된 래크기어부와, 상기 래크기어부의 길이방향 단부에 일체로 연결되며 상기 래크기어부의 길이방향으로 나란하게 연장되는 피스톤부를 구비하고, 상기 플랜지는 슬라이딩이동가능하게 중심측으로 상기 피스톤부이 관통연장되며, 상기 랙축은 상기 플랜지를 사이에 두고 상호 일정간격 이격되게 링 형상으로 고정돌출된 링 형상의 복수의 슬라이딩제한턱을 더 구비할 수 있다.The rack shaft is integrally connected to a rack gear portion having a rack gear formed along a longitudinal direction on one side thereof so as to be gear-connected with the pinion shaft and to an end portion of the rack gear portion in the longitudinal direction, and extends in parallel in the longitudinal direction of the rack gear portion. A piston part, wherein the flange extends through the piston part toward the center to be slidably movable, and the rack shaft has a plurality of ring-shaped sliding limiting jaws fixedly protruding in a ring shape spaced apart from each other at a predetermined interval with the flange interposed therebetween. can be further provided.

본 발명의 자동차용 하이브리드 조향장치는 MDPS유닛과 EHPS유닛이 함께 적용됨으로써, 핸들 회전에 따른 조향 효율 및 차량의 연비개선 성능이 더욱 높아질 수 있는 효과가 있다.Since the MDPS unit and the EHPS unit are applied together in the hybrid steering device for automobiles of the present invention, steering efficiency according to steering wheel rotation and fuel efficiency improvement performance of the vehicle can be further improved.

또한, 본 발명의 자동차용 하이브리드 조향장치는 랙하우징의 길이방향으로 관통된 유압보상공에 의해, 핸들 회전용 전동모터에 의한 피니언축 회전력과 유압에 의한 랙축의 추력의 차가 상호 보상되어 부하가 감소될 수 있어 내구성이 향상될 수 있다. In addition, in the hybrid steering device for automobiles of the present invention, the difference between the rotational force of the pinion shaft by the electric motor for rotating the handle and the thrust of the rack shaft by the hydraulic pressure is mutually compensated by the hydraulic compensating hole penetrated in the longitudinal direction of the rack housing, thereby reducing the load. This can improve durability.

도 1은 본 발명의 제 1 실시 예에 따른 자동차용 하이브리드 조향장치에 대한 도면이고,
도 2는 본발명의 제 2 실시 예에 따른 자동차용 하이브리드 조향장치에 대한 일부 단면도이고,
도 3은 본발명의 제 3 실시 예에 따른 자동차용 하이브리드 조향장치에 대한 일부 단면도이고,
도 4는 본발명의 제 4 실시 예에 따른 자동차용 하이브리드 조향장치에 대한 일부 단면도이다.1 is a view of a hybrid steering device for a vehicle according to a first embodiment of the present invention,
2 is a partial cross-sectional view of a hybrid steering device for a vehicle according to a second embodiment of the present invention;
3 is a partial cross-sectional view of a hybrid steering device for a vehicle according to a third embodiment of the present invention;
4 is a partial cross-sectional view of a hybrid steering device for a vehicle according to a fourth embodiment of the present invention.

이하, 첨부된 도면을 참고하여 본 발명에 따른 자동차용 하이브리드 조향장치에 대해 상세하게 설명한다.Hereinafter, a hybrid steering device for a vehicle according to the present invention will be described in detail with reference to the accompanying drawings.

도 1에는 본 발명의 제1 실시 예에 따른 자동차용 하이브리드 조향장치(10)가 도시되어 있다. 1 shows a hybrid steering device 10 for a vehicle according to a first embodiment of the present invention.

본 발명의 제1 실시 예에 따른 자동차용 하이브리드 조향장치(10)는 좌우방향으로 길이연장된 랙하우징(11)과; 랙하우징(11)에 나란하게 랙 하우징(11)을 관통하여 각각 좌우측에 위치하는 전륜(2)들과 연결된 타이로드(4)들에 각 양측이 연결되며 랙하우징(11)에 대해 좌우방향으로 이동가능한 랙축(21)과; 랙 하우징(11)의 길이방향 일측 상부에 랙하우징에 교차되게 연장되도록 장착되는 피니언 하우징(31)과; 랙축(21)에 교차되게 피니언하우징(31)에서 랙하우징(11) 내부로 연장되어 하부가 랙축(21)과 치합되며 상부가 피니언하우징(41)에 수용되는 피니언축(36)과; 피니언 축(36)의 상방에 위치되며 상단에 핸들(46)이 장착되는 칼럼축(41)과, 상하방향으로 길이연장되며 양단에 피니언축(36)과 칼럼축(41)이 유니버설조인트(38)에 의해 각각 연결된 조향전달축(39)과; 칼럼축(41)의 회전을 지지하는 칼럼하우징(43)과, 칼럼축(41)을 회전시키기 위한 MDPS유닛(50)과; 유압을 통해 랙축을 좌측 또는 우측 방향으로 이동시키는 EHPS유닛(80)과; MDPS유닛(50)과 EHPS유닛(80)의 구동을 제어하는 제어부(100);를 구비한다.A hybrid steering device 10 for a vehicle according to a first embodiment of the present invention includes a rack housing 11 extending in the left and right directions; Both sides are connected to the tie rods 4 connected to the front wheels 2 located on the left and right sides through the rack housing 11 in parallel to the rack housing 11, respectively, and are connected in the left and right directions with respect to the rack housing 11. a movable rack axis 21; a pinion housing 31 mounted on an upper portion of one longitudinal side of the rack housing 11 so as to extend to cross the rack housing; a pinion shaft 36 extending from the pinion housing 31 to the inside of the rack housing 11 so as to intersect the rack shaft 21, having a lower portion engaged with the rack shaft 21 and an upper portion accommodated in the pinion housing 41; The column shaft 41, which is located above the pinion shaft 36 and has the handle 46 attached to the top, extends in the vertical direction, and the pinion shaft 36 and the column shaft 41 at both ends are the universal joint 38 ) and the steering transmission shaft 39 respectively connected by; a column housing 43 for supporting rotation of the column shaft 41 and an MDPS unit 50 for rotating the column shaft 41; An EHPS unit 80 for moving the rack shaft in the left or right direction through hydraulic pressure; and a control unit 100 controlling driving of the MDPS unit 50 and the EHPS unit 80.

랙 하우징(11)은 좌우방향으로 길이연장된 원통형상으로 형성되는데, 내주면 일측에 랙축(21)이 슬라이딩 이동가능하게 관통되는 링형상의 스토퍼(18)에 의해 유체유입공간(12a)와 기어치합공간(12b)으로 구분된다.The rack housing 11 is formed in a cylindrical shape extending in the left and right directions, and the rack shaft 21 is slidably penetrated on one side of the inner circumferential surface by a ring-shaped stopper 18 that engages the fluid inlet space 12a and the gear It is divided into spaces 12b.

랙축(21)은 피니언축(36)의 하부와 기어연결되도록 일측면에 길이방향을 따라 다수의 톱니가 형성된 래크기어부(22)와, 래크기어부(22)의 길이방향 타단부에 일체로 연결되며 래크기어부(22)의 길이방향으로 나란하게 연장되는 피스톤부(25)를 구비한다.The rack shaft 21 is integrally formed with a rack gear part 22 having a plurality of teeth formed along the longitudinal direction on one side so as to be geared to the lower part of the pinion shaft 36 and the other end in the longitudinal direction of the rack gear part 22. It is connected and has a piston part 25 extending in parallel in the longitudinal direction of the rack gear part 22.

피니언축(36)은 하부에 래크기어부(22)와 치합되는 피니언기어(37)가 형성된다.A pinion gear 37 engaged with the rack gear part 22 is formed at the bottom of the pinion shaft 36 .

컬럼축(41)은 제1토션바(미도시)를 사이에 두고, 분리된 상부컬럼축(41a)과 하부컬럼축(41b)을 구비할 수 있다. The column shaft 41 may include an upper column shaft 41a and a lower column shaft 41b separated with a first torsion bar (not shown) therebetween.

MDPS(Motor Driven Power Steering)유닛(50)은 컬럼축(41)에 연결되는 제1토션바(미도시)와, 구동축(미도시)이 컬럼축(41)과 기어연결되게 칼럼하우징(43)의 일측에 장착되는 핸들 회전용 전동모터(51)와, 컬럼축(41)에 장착되는 웜휠(미도시)과, 핸들 회전용 전동모터(51)의 구동축에 장착되는 웜기어(미도시)와, 운전자에 의해 핸들(46) 회전시 제1토션바에 부가되는 핸들회전토크를 측정하는 제1토크센서(54)를 구비한다.MDPS (Motor Driven Power Steering) unit 50 includes a first torsion bar (not shown) connected to the column shaft 41 and a column housing 43 such that a driving shaft (not shown) is geared to the column shaft 41. An electric motor 51 for handle rotation mounted on one side of the, a worm wheel (not shown) mounted on the column shaft 41, and a worm gear (not shown) mounted on the driving shaft of the electric motor 51 for rotating the handle, A first torque sensor 54 is provided to measure handle rotation torque added to the first torsion bar when the handle 46 is rotated by the driver.

제어부(100)는 차량에 장착되는 ECU 일 수 있으며, 핸들회전토크가 전달되면 적정 전류를 산정한 후, 산정된 적정전류를 핸들 회전용 전동모터(51)로 출력할 수 있다. The control unit 100 may be an ECU mounted on a vehicle, and may calculate an appropriate current when handle rotation torque is transmitted, and then output the calculated appropriate current to the electric motor 51 for steering wheel rotation.

핸들 회전용 전동모터(51)가 구동되어 구동축이 회전되면서 모터출력토크가 발생되고, 이 모터출력토크는 조향전달축(39)으로 전달된다.The electric motor 51 for rotating the steering wheel is driven and the drive shaft rotates to generate motor output torque, which is transmitted to the steering transmission shaft 39 .

그러므로 조향전달축(39)에는 모터출력토크와 운전자토크가 함께 전달되고, 후술되는 제2토션바(81)로 전달된다. Therefore, the motor output torque and the driver's torque are transmitted to the steering transmission shaft 39 together, and are transmitted to the second torsion bar 81 to be described later.

EHPS(Electro hydraulic Power Steering)유닛(80)은 피니언축(36)과 조향전달축(39) 사이에 장착되는 제2토션바(81)와, 제2토션바(81)의 비틀림에 따라 유합으로 조향출력을 가하는 유압기구를 포함한다.EHPS (Electro hydraulic Power Steering) unit 80 is coupled with a second torsion bar 81 mounted between the pinion shaft 36 and the steering transmission shaft 39 and the twist of the second torsion bar 81. It includes a hydraulic mechanism that applies steering output.

유압기구는 펌프구동용 전동모터(82)와, 펌프구동용 전동모터(83)에 의해 작동되는 유압펌프(83)와, 유압펌프(83)에서 피니언하우징(31) 상부측에 장착된 컨트롤밸브(84)로 연장되는 유체공급라인(85) 및 유체회수라인(86)과, 컨트롤밸브(84)에서 랙하우징(11)의 길이방향 타측으로 연장되되 랙하우징(11)의 외주면에 연결되는 각 단부가 랙하우징(11)의 길이방향으로 상호 이격되어 랙하우징(11) 내로 유체를 공급하는 제1 및 제2유압라인(87,88)과, 제1 및 제2유압라인(87,88)들 사이의 랙축(21) 외주면에 링 형상으로 돌출되어 랙하우징(11)의 내부공간(12)을 구획하는 플랜지(90)를 구비한다.The hydraulic mechanism includes a pump driving electric motor 82, a hydraulic pump 83 operated by the pump driving electric motor 83, and a control valve mounted on the upper side of the pinion housing 31 in the hydraulic pump 83. The fluid supply line 85 and the fluid recovery line 86 extending to (84), each extending from the control valve 84 to the other side in the longitudinal direction of the rack housing 11 but connected to the outer circumferential surface of the rack housing 11 First and second hydraulic lines 87 and 88 having ends spaced apart from each other in the longitudinal direction of the rack housing 11 to supply fluid into the rack housing 11, and first and second hydraulic lines 87 and 88 A flange 90 protrudes in a ring shape on the outer circumferential surface of the rack shaft 21 between them to partition the inner space 12 of the rack housing 11.

제2토션바(81)로 전달된 모터출력토크와 운전자토크가 합산된 토크가 전달되고, 제2토션바(81)의 비틀림에 따라 컨트롤밸브(87)가 개방되어 제1 또는 제2유압라인(87,88) 유압이 공급되어 랙축(21)이 좌측 또는 우측으로 이동된다.Torque obtained by summing the motor output torque and driver torque transferred to the second torsion bar 81 is transmitted, and the control valve 87 opens according to the twist of the second torsion bar 81, thereby opening the first or second hydraulic line. (87, 88) Hydraulic pressure is supplied to move the rack shaft 21 to the left or right.

유압은 펌프구동용 전동모터(83)에 의해 작동되는 유압펌프(83)에 의해 공급된다. Hydraulic pressure is supplied by a hydraulic pump 83 operated by an electric motor 83 for pump driving.

컨트롤밸브(87) 내에는 컬럼축(41)과 조향전달축(39) 회전 시 제2토션바(40)의 토크를 측정하는 제2토크센서(미도시)가 설치될 수 있다.A second torque sensor (not shown) may be installed in the control valve 87 to measure torque of the second torsion bar 40 when the column shaft 41 and the steering transmission shaft 39 rotate.

또는, EHPS유닛(80)은 제2토션바(81) 없이 제2토크센서만 구비되어, 모터출력토크와 운전자토크가 합산된 토크가 조향전달축(39)으로 전달되면, 제2토크센서에서 이 토크값이 측정되어 제어부(100)로 전달될 수 있다. 그러면, 제어부(100)는 모터출력토크와 운전자토크가 합산된 토크가 전달되면 그에 대응되는 적정 전류를 산정한 후, 산정된 적정 전류를 펌프 구동용 전동모터(82)로 출력할 수 있으며, 제1 또는 제2유압라인(87,88)이 개방되게 컨트롤밸브(87)를 제어할 수 있다. Alternatively, the EHPS unit 80 is provided with only the second torque sensor without the second torsion bar 81, and when the sum of the motor output torque and the driver torque is transmitted to the steering transmission shaft 39, the second torque sensor This torque value may be measured and transmitted to the controller 100 . Then, when the torque obtained by adding the motor output torque and the driver torque is transmitted, the control unit 100 may calculate an appropriate current corresponding thereto, and then output the calculated appropriate current to the electric motor 82 for driving the pump. The control valve 87 can be controlled so that the first or second hydraulic lines 87 and 88 are opened.

이와 같이, 제어부(100)는 차량의 속도 또는 조향각도에 따라 핸들회전용 전동모터(51)의 토크와 유압기구의 유압을 함께 제어함으로써, 피니언축(36)에 핸들회전용 전동모터(51)와 유압기구에 의한 조향출력이 모두 적용될 수 있도록 한다. 조향출력이란 랙축이 이동되기 위한 추력을 생성하기 위한 펌프구동용 전동모터(83)의 출력을 말한다.In this way, the control unit 100 controls the torque of the electric motor 51 for handle rotation and the hydraulic pressure of the hydraulic mechanism together according to the speed or steering angle of the vehicle, thereby moving the electric motor 51 for rotation of the handle to the pinion shaft 36. and the steering output by the hydraulic mechanism can be applied. The steering output refers to the output of the electric motor 83 for driving the pump to generate thrust for moving the rack shaft.

본 발명의 제1 실시 예에 따른 자동차용 하이브리드 조향장치(10)는 MDPS유닛(50)과 EHPS유닛(80)이 함께 적용됨으로써, 핸들 회전에 따른 조향 효율 및 차량의 연비개선 성능이 더욱 높아질 수 있는 효과가 있다.Since the MDPS unit 50 and the EHPS unit 80 are applied together in the hybrid steering device 10 for a vehicle according to the first embodiment of the present invention, the steering efficiency according to steering wheel rotation and fuel efficiency improvement performance of the vehicle can be further increased. There is an effect.

도 2에는 본 발명의 제2 실시 예에 따른 자동차용 하이브리드 조향장치(110)가 도시되어 있다. 앞서 도시된 도면에서와 동일 기능을 갖는 구성요소는 동일 참조부호로 표기한다.2 shows a hybrid steering device 110 for a vehicle according to a second embodiment of the present invention. Components having the same functions as in the drawings shown above are denoted by the same reference numerals.

플랜지(90)는 핸들 회전용 전동모터(51)에 의한 피니언축(36) 회전력과 유압에 의한 랙축(21)의 추력을 상호 보상할 수 있도록, 랙하우징(11)의 길이방향으로 관통된 유압보상공(91)이 형성된다.The flange 90 is hydraulically penetrated in the longitudinal direction of the rack housing 11 so that the rotational force of the pinion shaft 36 by the electric motor 51 for handle rotation and the thrust of the rack shaft 21 by hydraulic pressure can be mutually compensated. A compensating hole 91 is formed.

핸들 회전용 전동모터(51)의 출력에 의해 피니언축(36)이 회전되면서 랙축(21)이 좌측 또는 우측으로 이동될 수 있다. 또한, EHPS유닛(80)의 유압에 의해 랙축(21)이 좌측 또는 우측으로 이동될 수 있다. While the pinion shaft 36 is rotated by the output of the electric motor 51 for rotating the handle, the rack shaft 21 can be moved to the left or right. In addition, the rack shaft 21 may be moved left or right by the hydraulic pressure of the EHPS unit 80 .

핸들 회전용 전동모터(51)의 출력에 의해 회전되는 피니언축(36)에 의해 랙축(21)이 이동되는 힘과, EHPS유닛(80)의 유압에 의해 랙축(21)의 이송되는 힘의 차이가 발생될 경우, 상호 치합된 피니언기어(37)와 래크기어부(22)에 부하가 발생될 수 있다.The difference between the force of moving the rack axis 21 by the pinion axis 36 rotated by the output of the electric motor 51 for handle rotation and the force of the conveyance of the rack axis 21 by the hydraulic pressure of the EHPS unit 80 When occurs, a load may be generated on the pinion gear 37 and the rack gear part 22 meshed with each other.

EHPS유닛(80)의 유압에 의해 랙축(21)의 이송되는 힘이 핸들 회전용 전동모터(51)의 출력에 의해 회전되는 피니언축(36)에 의해 랙축(21)이 이동되는 힘보다 클 경우, 플랜지(90)를 기준으로 랙하우징(11)의 길이방향 일측에 위치한 유체가 랙하우징(11)의 길이방향 타측으로 유합보상공(91)을 통해 일부 넘어오면서 부하가 감소될 수 있다. When the power transferred by the rack shaft 21 by the hydraulic pressure of the EHPS unit 80 is greater than the power moved by the pinion shaft 36 rotated by the output of the electric motor 51 for rotating the handle. , The load may be reduced as the fluid located on one side of the longitudinal direction of the rack housing 11 based on the flange 90 is partially passed over to the other side of the longitudinal direction of the rack housing 11 through the union compensating hole 91.

반대로, EHPS유닛(80)의 유압에 의해 랙축(21)의 이송되는 힘이 핸들 회전용 전동모터(51)의 출력에 의해 회전되는 피니언축(36)에 의해 랙축(21)이 이동되는 힘보다 작을 경우, 플랜지(90)를 기준으로 랙하우징(11)의 길이방향 타측에 위치한 유체가 랙하우징(11)의 길이방향 일측으로 유합보상공(91)을 통해 일부 넘어오면서 부하가 감소될 수 있다. Conversely, the force transmitted by the rack axis 21 by the hydraulic pressure of the EHPS unit 80 is greater than the force by which the rack axis 21 is moved by the pinion axis 36 rotated by the output of the electric motor 51 for rotating the handle. If it is small, the load can be reduced as the fluid located on the other side in the longitudinal direction of the rack housing 11 based on the flange 90 partially flows over to one side in the longitudinal direction of the rack housing 11 through the union compensating hole 91. .

본 발명의 제2 실시 예에 따른 자동차용 하이브리드 조향장치(110)는 랙하우징(11)의 길이방향으로 관통된 유압보상공(91)에 의해, 핸들 회전용 전동모터(51)에 의한 피니언축(36) 회전력과 유압에 의한 랙축(21)의 추력의 차가 상호 보상되어 부하가 감소될 수 있어 내구성이 향상될 수 있다. In the hybrid steering device 110 for a vehicle according to the second embodiment of the present invention, a pinion shaft is driven by an electric motor 51 for rotating a steering wheel by means of a hydraulic compensating hole 91 penetrating in the longitudinal direction of a rack housing 11. (36) The difference between the rotational force and the thrust of the rack shaft 21 by hydraulic pressure is mutually compensated so that the load can be reduced and durability can be improved.

도 3에는 본 발명의 제3실시 예에 따른 자동차용 하이브리드 조향장치(210)가 도시되어 있다. 앞서 도시된 도면에서와 동일 기능을 갖는 구성요소는 동일 참조부호로 표기한다.3 shows a hybrid steering device 210 for a vehicle according to a third embodiment of the present invention. Components having the same functions as in the drawings shown above are denoted by the same reference numerals.

본 발명의 제3실시 예에 따른 자동차용 하이브리드 조향장치(210)는 유압보상공(190)을 제외하고, 본 발명의 제2 실시 예에 따른 자동차용 하이브리드 조향장치(110)와 동일한 구조를 갖는다.The hybrid steering device 210 for a vehicle according to the third embodiment of the present invention has the same structure as the hybrid steering device 110 for a vehicle according to the second embodiment of the present invention, except for the hydraulic compensation hole 190. .

유압보상공(191)은 길이방향 양단에서 중심측으로 갈수록 내경이 감소하는 제1 및 제2충격완충부(191a,191b)와, 제1충격완충부(191a)와 제2충격완충부(191b)를 연결하며 일정한 내경을 갖는 가이드부(191c)를 구비한다.The hydraulic compensation hole 191 includes first and second shock-absorbing parts 191a and 191b, the first and second shock-absorbing parts 191a and the second shock-absorbing part 191b, the inner diameters of which decrease from both ends in the longitudinal direction toward the center. It connects and is provided with a guide portion (191c) having a constant inner diameter.

본 발명의 제3실시 예에 따른 자동차용 하이브리드 조향장치(210)은 유압보상공(190)의 양측이 중심측으로 갈수록 내경이 좁아지게 형성되어 있어, 유체가 플랜지(90)를 사이에 두고 랙하우징(11)의 길이방향 타측 또는 일측으로 이동 시, 핸들 회전용 전동모터(51)에 의한 피니언축(36) 회전력과 유압에 의한 랙축(21)의 추력의 차가 상호 보상 효율이 더욱 향상될 수 있다.In the hybrid steering device 210 for automobiles according to the third embodiment of the present invention, both sides of the hydraulic compensating hole 190 are formed so that the inner diameter becomes narrower toward the center, so that the fluid flows through the rack housing with the flange 90 interposed therebetween. When moving to the other or one side in the longitudinal direction of (11), the difference between the rotational force of the pinion shaft 36 by the electric motor 51 for rotating the handle and the thrust of the rack shaft 21 by hydraulic pressure can further improve mutual compensation efficiency. .

도 4에는 본 발명의 제4실시 예에 따른 자동차용 하이브리드 조향장치(310)가 도시되어 있다. 앞서 도시된 도면에서와 동일 기능을 갖는 구성요소는 동일 참조부호로 표기한다.4 shows a hybrid steering device 310 for a vehicle according to a fourth embodiment of the present invention. Components having the same functions as in the drawings shown above are denoted by the same reference numerals.

본 발명의 제4실시 예에 따른 자동차용 하이브리드 조향장치(310)는 유압보상공(190)을 제외하고, 본 발명의 제1 실시 예에 따른 자동차용 하이브리드 조향장치(10)와 동일한 구조를 갖는다.The hybrid steering device 310 for a vehicle according to the fourth embodiment of the present invention has the same structure as the hybrid steering device 10 for a vehicle according to the first embodiment of the present invention, except for the hydraulic compensation hole 190. .

링 형상의 플랜지(290)는 피스톤부(25)에 대해 슬라이딩 이동가능하게 중심측으로 피스톤부가 관통연장된다.The ring-shaped flange 290 extends through the piston portion toward the center so as to be slidably movable with respect to the piston portion 25 .

그리고, 랙축(21)은 래크기어부(22)와, 피스톤부(25)와, 복수의 슬라이딩 제한턱(295)를 구비한다.And, the rack shaft 21 includes a rack gear part 22, a piston part 25, and a plurality of sliding limiting jaws 295.

복수의 슬라이딩 제한턱(295)은 플랜지(290)를 사이에 두고 피스톤부(25)의 외주면에 상호 일정간격 이격되게 링 형상으로 고정돌출된다.The plurality of sliding limiting jaws 295 are fixedly protruded in a ring shape spaced apart from each other at a predetermined interval on the outer circumferential surface of the piston unit 25 with the flange 290 interposed therebetween.

본 발명의 제4실시 예에 따른 자동차용 하이브리드 조향장치(310)는 플랜지(290)가 피스톤부(25)에서 일정구간에서 슬라이딩 이동후, EHPS유닛(80)의 유압이 랙축(21)에 전달되므로, In the hybrid steering device 310 for automobiles according to the fourth embodiment of the present invention, the hydraulic pressure of the EHPS unit 80 is transmitted to the rack shaft 21 after the flange 290 slides in a certain section in the piston part 25. ,

EHPS유닛(80)의 유압에 의해 랙축(21)의 이송되는 힘이 핸들 회전용 전동모터(51)의 출력에 의해 회전되는 피니언축(36)에 의해 랙축(21)이 이동되는 힘보다 크거나 작을 경우, 플랜지(290)가 슬라이딩 이동하면서 그 힘들의 차가 상쇄되므로 랙하우징 내에 발생되는 부하가 감소될 수 있다. The force transmitted by the rack axis 21 by the hydraulic pressure of the EHPS unit 80 is greater than the force by which the rack axis 21 is moved by the pinion axis 36 rotated by the output of the electric motor 51 for handle rotation, or When the flange 290 is slidably moved, the difference in force is offset, so that the load generated in the rack housing can be reduced.

이상, 본 발명의 자동차용 하이브리드 조향장치는 도면에 도시된 실시 예를 참고로 설명되었으나 이는 예시적인 것에 불과하며, 본 기술분야의 통상의 지식을 가진사람이라면 이로부터 다양한 변형 및 균등한 타 실시 예가 가능하다는 점을 이해할 것이다. 따라서, 본 발명의 진정한 기술적 보호 범위는 첨부된 등록 청구범위의 기술적 사상에 의해 정해져야 할 것이다.In the above, the hybrid steering device for automobiles of the present invention has been described with reference to the embodiments shown in the drawings, but this is only exemplary, and various modifications and other equivalent embodiments may be made by those skilled in the art. You will understand that it is possible. Therefore, the true technical protection scope of the present invention should be determined by the technical spirit of the attached registered claims.

10 : 자동차용 하이브리드 조향장치
11 : 랙하우징 21 : 랙축
31 : 피니언하우징 36 : 피니언축
41 : 컬럼축 46 : 핸들
50 : MDPS유닛 80 : EHPS유닛10: hybrid steering system for automobiles
11: rack housing 21: rack axis
31: pinion housing 36: pinion shaft
41: column axis 46: handle
50: MDPS unit 80: EHPS unit

Claims (4)

길이 연장된 랙 하우징과;
상기 랙 하우징에 나란하게 상기 랙 하우징을 관통하여 양측이 좌우의 전륜과 각각 연결되며 상기 랙 하우징에 대해 이동가능한 랙축과;
상기 랙 하우징의 길이방향 일측에 상기 랙 하우징에 교차되게 장착되는 피니언하우징과;
상기 피니언하우징에서 상기 랙하우징 내부로 연장되어 하부가 상기 랙축과 치합되며 상부가 상기 피니언하우징에 대해 상방으로 돌출되는 피니언축과;
상기 피니언 축의 상부와 연결되며 상단에 핸들이 장착되는 칼럼축과;
구동축이 상기 칼럼축과 기어연결되게 상기 칼럼축의 회전을 지지하는 칼럼하우징의 일측에 장착되어 상기 피니언축과 상기 칼럼축을 회전시키는 핸들 회전용 전동모터와, 상기 칼럼축의 토크를 측정하는 토크센서를 포함하는 MDPS유닛과;
펌프구동용 전동모터에 의해 작동되는 유압펌프와, 상기 유압펌프에서 상기 피니언하우징 상부측에 장착된 컨트롤밸브로 연장되는 유체공급라인 및 유체회수라인과, 상기 컨트롤밸브에서 상기 랙하우징의 길이방향 타측으로 연장되되 상기 랙하우징의 외주면에 연결되는 각 단부가 상기 랙하우징의 길이방향으로 상호 이격되어 상기 랙하우징 내로 유체를 공급하는 제1 및 제2유압라인과, 상기 제1 및 제2유압라인들 사이의 상기 랙축 외주면에 링형상으로 돌출되어 상기 랙하우징의 내부공간을 구획하는 플랜지를 포함하는 EHPS유닛;을 구비하는 것을 특징으로 하는 자동차용 하이브리드 조향장치.a rack housing with an extended length;
a rack shaft that passes through the rack housing in parallel with the rack housing, has both sides connected to left and right front wheels, and is movable with respect to the rack housing;
a pinion housing mounted crosswise to the rack housing at one side of the rack housing in the longitudinal direction;
a pinion shaft that extends from the pinion housing into the rack housing, has a lower part engaged with the rack shaft, and has an upper part protruding upward with respect to the pinion housing;
a column shaft connected to an upper portion of the pinion shaft and having a handle mounted thereon;
A drive shaft is mounted on one side of a column housing supporting rotation of the column shaft so that the drive shaft is geared to the column shaft, and includes an electric motor for rotating the handle for rotating the pinion shaft and the column shaft, and a torque sensor for measuring torque of the column shaft. an MDPS unit to;
A hydraulic pump operated by an electric motor for driving the pump, a fluid supply line and a fluid recovery line extending from the hydraulic pump to a control valve mounted on the upper side of the pinion housing, and a longitudinal rudder of the rack housing from the control valve. First and second hydraulic lines that extend to the side and each end connected to the outer circumferential surface of the rack housing is spaced apart from each other in the longitudinal direction of the rack housing to supply fluid into the rack housing, and the first and second hydraulic lines and an EHPS unit including a flange protruding in a ring shape on the outer circumferential surface of the rack shaft to partition the inner space of the rack housing. 제 1항에 있어서, 상기 플랜지는
상기 핸들 회전용 전동모터 구동에 의한 상기 피니언축 회전력과 유압에 의한 상기 랙축의 추력 차가 보상될 수 있도록, 상기 랙하우징의 길이방향으로 관통된 유압보상공이 형성되는 것을 특징으로 하는 자동차용 하이브리즈 조향장치.The method of claim 1, wherein the flange
A hybrid steering wheel for automobiles, characterized in that a hydraulic pressure compensating hole penetrating in the longitudinal direction of the rack housing is formed so that a difference in thrust of the rack shaft by hydraulic pressure and rotational force of the pinion shaft by driving the electric motor for rotating the handle is compensated. Device. 제 2항에 있어서, 상기 유압보상공은
길이방향 양단에서 중심측으로 갈수록 내경이 감소하는 제1 및 제2충격완충부와,
상기 제1충격완충부와 상기 제2충격완충부를 연결하며 일정한 내경을 갖는 가이드부를 구비하는 것을 특징으로 하는 자동차용 하이브리드 조향장치.The method of claim 2, wherein the hydraulic compensation hole
First and second shock-absorbing units whose inner diameters decrease from both ends in the longitudinal direction toward the center;
A hybrid steering device for a vehicle, characterized in that it includes a guide portion connecting the first shock-absorbing portion and the second shock-absorbing portion and having a predetermined inner diameter. 제 1항에 있어서, 상기 랙축은
상기 피니언축과 기어연결되도록 일측면에 길이방향을 따라 래크기어가 형성된 래크기어부와, 상기 래크기어부의 길이방향 단부에 일체로 연결되며 상기 래크기어부의 길이방향으로 나란하게 연장되는 피스톤부를 구비하고,
상기 플랜지는
슬라이딩이동가능하게 중심측으로 상기 피스톤부이 관통연장되며,
상기 랙축은
상기 플랜지를 사이에 두고 상호 일정간격 이격되게 링 형상으로 고정돌출된 링 형상의 복수의 슬라이딩제한턱을 더 구비하는 것을 특징으로 하는 자동차용 하이브리드 조향장치.
The method of claim 1, wherein the rack axis
A rack gear portion having a rack gear formed along a longitudinal direction on one side so as to be gear-connected to the pinion shaft, and a piston unit integrally connected to an end portion of the rack gear unit in the longitudinal direction and extending in parallel in the longitudinal direction of the rack gear unit. equipped,
the flange
The piston part extends through the center to be slidably movable,
The rack axis is
The hybrid steering device for automobiles, characterized in that it further comprises a plurality of ring-shaped sliding limiting jaws fixed and protruding in a ring shape spaced apart from each other at a predetermined interval with the flange interposed therebetween.
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KR20120127947A (en) 2011-05-16 2012-11-26 현대자동차주식회사 Control method of fail-safe for MDPS system
KR101382288B1 (en) 2012-09-10 2014-04-08 현대자동차(주) Hybrid steering system and method for controlling the same

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