KR890000831B1 - 조향기어 조립체 - Google Patents

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KR890000831B1
KR890000831B1 KR1019830003666A KR830003666A KR890000831B1 KR 890000831 B1 KR890000831 B1 KR 890000831B1 KR 1019830003666 A KR1019830003666 A KR 1019830003666A KR 830003666 A KR830003666 A KR 830003666A KR 890000831 B1 KR890000831 B1 KR 890000831B1
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steering
pinion
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에이취. 드루트챠스 길버트
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티 알 더블유 인코포레이티드
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Abstract

내용 없음.

Description

조향기어 조립체
제1도는 본 발명의 조향기어 조립체를 사용하는 차량의 조향장치의 계통도.
제2도는 제1도에 도시된 장치의 일부사시도.
제3도는 제2도의 선 3-3의 단면도.
제4도는 제3도의 조향장치의 일부확대도.
제5도는 제4도의 선 4-4의 단면도.
제6도는 제1도의 선 6-6의 단면도.
제7도는 제6도의 선 7-7의 단면도.
제8도는 본 발명의 다른 실시예의 단면도.
* 도면의 주요부분에 대한 부호의 설명
10 : 조향핸들 11 : 토션바아
12 : 토션바아 편향감지기 13 : 전기제어장치
14 : 전기모터 15 : 전동부재
20 : 나사부 21 : 랙부
40, 50 : 커플링 부재 70 : 하우징
본 발명은 차량의 조향가능한 바퀴를 회전시키기 위한 조향기어 조립체에 관한 것으로, 특히 보조동력을 공급하는 랙 앤 피니어식 조향기어 조립체에 관한 것이다.
이와 같이 보조동력을 공급하는 랙 앤 피니언식 조향기어는 종래부터 여러가지가 공지되어 있는데, 일부는 전기식 동력을 공급하도록 되어 있고, 일부는 유압식 동력을 공급하도록 되어 있다. 특히 전기식 동력을 공급하도록 구성된 랙 앤 피니언식 기어의 경우는 통상적으로 전기모터를 구비하고 있다. 그 일례로는 미합중국 특허 제 3,983 ,953호에 기재된 것을 들 수 있는데, 그에 있어서 전기모터는 조행핸들의 회전에 응답하여 작동하도록 되어 있다. 즉, 조향핸들이 회전하게 되면 스위치가 작동하여 모터를 작동시키게 되며, 그에 따라 모터는 구동력을 피니언에 공급하게 되며, 이와 같이 하여, 피니언에 보조동력이 공급되게 된다.
상술한 바와 같이, 본 발명은 전기에 의해 구동되는 랙 앤 피니언(rack and pinion)식 조향기어에 관한 것으로, 특히 본 발명은 차량의 바퀴를 양쪽방향으로 회전시킬 수 있도록 양측방향으로 선형이동 가능한 전동 부재를 구비하고 있다. 상기 전동부재의 제1부분은 랙으로 구성되어 있으며, 상기 랙에는 수동으로 회전하는 피니언이 맞물리어, 랙에 힘을 가하도록 되어 있다. 전기모터에 의해 발생되는 보조동력은 피니언을 통하지 않고 직접 전동부재에 가해지게 된다.
상기 전기모터는 전동부재를 에워싸고 있는 회전가능한 아마튜어를 지니고 있는데, 상기 아마튜어는 전동 부재에 구동적으로 연결되어 아마튜어의 회전에 따라 요구되는 방향으로 전동부재를 선형이동시킬 수 있게 되어 있다.
본 발명의 양호한 실시예에 있어서 상기한 바와 같은 구동 연결을 이루게하는 연결수단은 아마튜어와 선형 이동 가능한 상기 전동부재 사이에 위치되며, 볼 너트로 구성되어 있다. 전동부재의 제2부분에는 나선이 형성되어 있어, 아마튜어의 회전은 볼너트와 상기 나선을 통해 전동부재의 선형이동으로 변환되게 된다.
또한 본 발명의 양호한 실시예에 있어서, 조향핸들과 피니언 사이에서 조향대내에는 토션바아가 설치되어 있다. 상기 토션바아는 조향핸들의 회전에 의해 발생되는 토오크에 따라 편향되게, 즉 비틀려지게 된다. 또한 토션바아 편향감지기가 설치되어 전기신호를 발생시키도록 작용한다. 만약 충분한 토오크가 존재한다면, 즉 피니언의 회전에 대한 저항이 충분히 존재한다면, 토션바아는 조향핸들의 회전에 따라 비틀려지게 되고 그에 따라 전기신호가 발생하여 모터를 작동시키게 함으로써 전동부재에 보조동력을 제공케 해준다.
만약 전기모터가 작동치 못하는 경우에는, 피니언을 수동회전시켜 랙을 이동시키게 한다. 이와 같이 하므로써, 차량의 수동조향이 가능하게 되는 것이다. 즉, 조향기어의 안전수동작동이 제공되게 되는 것이다.
본 발명의 일실시예에 있어서, 전기모터의 로우터로써 아마튜어는 선형이동 하는 전동부재의 나사부와 동축적으로 장착되며, 전동부재에 대해 축방향으로 고착되게 된다. 아마튜어를 통해 전류가 흐르게 되면, 아마튜어는 회전하게 된다. 아마튜어는 볼너트에 구동적으로 연결되어 있어, 아마튜어의 회전에 따라 볼너트가 회전하게 된다. 볼너트와 전동부재의 나사부에 결합되어 있는 다수의 볼에 의해, 전동부재가 볼너트의 회전에 따라 선형 이동하게 된다.
본 발명의 다른 실시예에 있어서, 아마튜어와 전동부재 사이에는 클러치가 설치되어 있다. 특히 본 실시예에 있어서, 모터의 아마튜어는 모터의 고정자로 쓰이는 영구자석에 의해 발생되는 자장내에서 축방향으로 오프셋(offset)되어 있다. 그리하여 아마튜어를 통해 전류가 흐르게 되면, 아마튜어는 자장내에서 축방향으로 이동하여 영구자석의 자장내에서 센터링하려는 경향을 갖게 된다. 아마튜어가 축방향으로 이동하게 되면, 클러치가 결합되어 아마튜어와 볼너트간의 구동연결을 제공하게 된다. 그리하여 볼너트가 아마튜어의 회전에 따라 회전하게 되면, 전술한 실시예에 있어서와 마찬가지로 전동부재의 나사부에 볼이 결합됨에 의하여 전동부재는 축방향으로 이동하게 되고 그에 따라 차량의 바퀴가 회전하게 된다.
이후로는 첨부된 도면을 참조해 발명의 양호한 실시예에 관해 설명하겠다.
상술한 바와 같이, 본 발명은 차량의 조향가능한 바퀴를 회전시키기 위한 조향기어 조립체에 관한 것으로, 특히 본 발명은 차량의 조정가능한 바퀴(16), (17)를 수직축에 대해 피벗 운동시킬 수 있도록 양쪽 방향으로 선형이동 가능한 전동부재(15)를 구비한 조향기어(A) (제2도)에 관한 것이다. 본 발명의 조향기어(A)는 제1도에 도시된 장치에 적용된다. 제1도의 장치는 조향핸들(10)의 회전에 응답한다. 즉, 운전자가 조향핸들(10)을 회전시키면, 운전자 입력 토오크가 조향핸들 (10)에 결합되어 있는 조향대에 위치된 토션바아(11)에 가하여지는데, 토션바아(11)에는 토션바아 편향감지기 (12)가 구비되어 있어, 상기 토션바아 편향감지기(12)는 토션바아(11)의 편향도 및 편향방향 즉, 비틀림량 및 비틀림 방향을 나타내는 신호를 전기 제어장치 (13) (제1도)에 전달한다. 토션바아(11)의 편향도 및 편향방향은 각각 조향핸들의 회전방향 및 조향대에 가해지는 토오크에 연관된다. 그 외의 다른 입력이 전기제어장치(13)에 전달될 수도 있을 것인데, 상기 입력의 예로는 차량이 속도를 들 수 있을 것이다.
전기 제어장치(13)는 요구되는 모든 입력을 수신한 후에 전기모터(14)에 출력제어전류를 공급하여, 상기 전기모터(14)를, 공급시킨 전류에 따른 회전방향 및 속도 그리고 통오크로 작동시키게 한다. 그리하여, 전기모터(14)는 전동부재(15)에 조향력을 가하게 될 것이다. 전기적인 작동을 할 수 없는 경우에는 운전자의 입력과 전동부재 (15)간을 수동연동시켜 수동조향을 가능하게 할 수 있다.
전동부재(15) (제2도)가 이동하게 되면 그에 의해 차량의 바퀴(16), (17)가 피벗운동하게 된다. 상기 전동부재(15)는 핸들(10)의 회전에 의해 가해지는 수동력에 의해 또는 상기 수동력과 전기모터(14)에 의해 가해지는 동력에 의해 양쪽 방향으로 선형으로 왕복이동하게 된다.
전동부재(15)는 나선(20a)이 형성되어 있는 나사부(20)와, 랙톱니(22)가 형성되어 있는 랙부(21)를 가지고 있다. 상기 랙 톱니(22)는 전동부재(15)의 이동방향을 교차하는 방향으로 연장되어 있다. 랙부(21)는 나사부(20)와 일체로 이동할 수 있도록 그 나사부(20)에 일렬로 부착되어 있다.
핸들(10)을 회전시키게 되면 조향대(41) (제2도)가 회전하게 되고, 그에 따라 카던 조인트(42)에 의해 조향대(41)에 연결되어 있는 상측 커플링 부재(40)가 회전하게 된다. 커플링부재(40)는 카던(Cardon)조인트(52)에 의해 조향기어 입력 샤프트 (53)에 부착되는 하측커플링부재(50) (제6도)를 부분적으로 에워싸고 있다. 상기 조향기어 입력샤프트(53)에는 피니언기어(54)가 구동가능하게 연결되어 있는데, 상기 피니언기어(54)는 랙톱니(22)와 맞물리게 되는 나선형피니언 기어이다.
토션바아(11)는 상측커플링부재(40)와 하측커플링부재(50)사이에 위치된다(제6도). 제6도에 도시된 바와 같이, 커플링부재(40)는 커플링부재(50)의 카던조인트 (52)를 수용하는 관형부(51)를 가지고 있다. 커플링부재(40)의 내면은 하층 커플링부재(50)의 외면과 결합하게 된다. 토션바아(11)의 일단은 상측커플링부재(40)에 핀결합되어 있으며, 타단은 하측커플링부재(50)에 편결합되어 있어, 상기 토션바아(11)는 상기 두 커플링 부재(40), (50)와 동축적으로 위치되어 있다.
조향핸들(10) (제2도)를 회전시키는 경우, 만약 차량의 바퀴가 얼음 위에 있게 되어 피니언(54) (제3도)의 회전저항이 낮게된다면, 조향대에는 토오크가 발생하지 않게 되고, 토션바아(11) (제6도)는 실질적으로 편향을 발생시킴이 없이 피니언을 구동시키게 될 것이다. 따라서, 토오크는 조향핸들(10)로 부터 토션바아(11)를 통해 조향 입력 샤프트(53) (제2도)로 전달되게 되어, 피니언(54)의 회전 및 전동부재(15)의 이동이 이루어지게 되고, 그에 따라 차량의 바퀴(16), 817)가 피벗운동하게 된다.
그러나, 만약 바퀴(16), (17)의 회전에 대한 저항이 존재하게 되면, 커플링부재 (40), (50)사이에 상대회전이 발생하게 되어, 토션바아(11)는 편향되게(즉, 비틀려지게)된다. 토션바아(11)의 회전방향 및 편향도는 토션바아 편향감지기 (12) (제7도)에 의해 감지된다.
제7도에 도시된 바와 같이, 토션바아 편향감지기(12)는 호울효과(Hall effect)장치(60)와 한 쌍의 자석(61), (62)으로 구성되어 있다. 상기 자석(61), (62)은 하측커플링부재(50)의 부분(64)에 위치되어 있으며, 상기 부분(64)은 커플링부재(40)의 양측 레그부(40a), (40b) 사이로 돌출되어 있다. 호올 효과 장치(60)는 커플링부재 (40)에 부착된 판(67)에 위치되어 있다.
자석(61)은 호올효과장치(60)와 대면하는 N극을 가지고 있으며, 자석(62)은 호올효과장치(60와 대면하는 S극을 가지고 있다. 이러한 자석이 호올효과장치(60)에 대해 상대 이동되면, 신호가 발생되며 그 신호는 전기제어장치(13)에 전달되게 된다. 상기 신호는 토션바아(11)의 편향도, 즉 토션바아의 일반이 타단에 대해 각 이동한 이동량 및 토션바아(11)의 회전방향을 나타내준다. 본문에서 설명하는 토션바아 편향감지기(12)는 이미 공지된 것으로 ″35USC 112″의 상표로 된 것을 사용할 수 잇다.
전기모터(14) (제3도)는 영구자석을 구비한 역전가능한 전기모터로서, 전동부재(15)의 나사부(20)와 동축적으로 장착되어 있다. 특히, 모터(14)는 차량의 프레임에 고착되는 하우징(70)과 고정자로써의 다수의 영구자석(71)을 구비하고 있다. 상기 영구자석(71)은 로우터로써의 회전가능한 통상의 모터 아마튜어(73)를 에워싸고 있으며, 상기 아마튜어(73)는 권선이 감겨진 다수의 플라스틱 박판으로 구성되어 있다.
아마튜어(73)는 볼너트(75)를 에워싸고 있는데, 상기 볼너트(75)는 전동부재 (15)의 나사부(20)와 동축적으로 연장되는 관형부재로 되어 있다. 제5도에 도시된 바와 같이, 볼너트(75)의 외면에는 깔쪽이(77)가 형성되어 있다. 상기 깔쪽이(77)는 아마튜어(73)의 내면과 볼너트(75)간의 마찰구동을 이루게 해준다. 그리하여, 아마튜어(73)의 회전시에, 볼너트(75)가 회전할 수 있게 된다. 볼너트(75)가 회전하게 되면, 볼너트(75)에 위치된 다수의 볼(78) (제4도)과 전동부재(15)의 나사부(20)가 협력함에 의해 전동부재(15)가 축방향으로 구동하게 된다.
상기 볼(78)은 볼너트(75)의 순환통로(79)내에, 그리고 전동부재(15)의 나선 (20a)부분에, 그리고 그 나선 부분에 대응하는 볼너트(75)의 내측나선부분에 위치된다. 볼너트(75)의 회전에 따라 전동부재(15)는 선형이동하게 되며, 볼(78)은 순환통로(79)를 통해 공지의 방식으로 순환이동하게 된다. 볼너트(75)의 특성 및 그외 작동에 관해서는 미합중국 특허 제3,512,426호에 상세하게 기재되어 있다. 상기 특허에는 본 발명에 사용되는 것과 유사한 볼너트 및 나사 조립체에 관해 기재되어 있으며, 특히 볼이 상기 조립체내에 어떠한 방식으로 위치되어 있는 가가 상세히 기재되어 있다. 이상의 구성은 공지된 것이므로 더 이상 상세히 설명하지 않겠다.
볼너트(75)의 양단은 베어링(90), (91) (제3도)에 지지되어 있으며, 베어링 (90), (91)은 볼너트(75)를 전기모터(14)의 하우징에 대해 회전할 수 있도록 지지하고 있다. 특히, 베어링(90)은 제3도에 도시된 바와 같이 모터(14)의 좌측단에서 앤드 캡(93)과 볼너트(75)의 단부(92)사이에 위치되어 있다. 베어링(91)은 제3도에 도시된 바와 같이 모터(14)의 우측단에서 앤드캡(103)과 볼너트(75)의 돌출부(101)사이에 위치된다. 베어링(90), (91)은 볼너트(75)를 회전가능하게 그러나 축방향으로 이동하지 못하게 지지한다.
모터(14)의 여러부품들은 앤드캡(103)을 통해 앤드캡(93)내로 연장되는 적당한 패스너(105)에 의해 함께 고착된다. 상기 패스너들은 모터(14)전체를 축방향으로 고정 유지시켜 준다.
앤드 캡(93)에는 적당한 하우징(107)이 용접되어 있는데, 상기 하우징(107)은 피니언(54)용의 챔버를 가지고 있다. 제3도에 도시된 바와 같이, 하우징(107)의 좌단에는 부트(boot) (109)가 적당히 부착되어 있는데, 상기 부트(109)는 전동부재(15)를 따라 연장되어 외단이 상기 전동부재(15)에 부착되어 있다. 부트(109)는 밀폐부재 (109a)와 협력하여 기어, 베어링 등에 사용되는 하우징(107)내의 윤활유를 밀폐보유시키고, 먼지, 오물등의 이물질이 하우징내로 유입되지 못하게 하여, 피니언(54)등의 성능을 저하시키지 않게 해준다.
또한 앤드 캡(103)에는 돌출부(110)가 용접고착되어 있는데, 상기 돌출부 (11 0)는 제3도에 도시된 바와 같이 우측으로 전동부재(15)를 따라 연장되어 그의 외단에는 부트(112)가 부착되어 있다. 부트(112)는 밀폐부재(112a)와 협력하여, 전기모터 (14)에 먼지, 오물, 이물질들이 접촉하게 되는 것을 방지해준다.
상술한 바와 같이, 아마튜어(73)가 회전하게 되면, 전동부재(15)는 아마튜어 (73)의 회전방향에 따라, 소정 방향으로 회전하게 될 것이다. 상기 아마튜어(73)는 아마튜어(73)의 권선을 통한 전류의 흐름방향 및 크기에 따라 소정방향으로 회전하게 될 것이다.
상기 아마튜어를 통한 전류의 흐름방향 및 크기는 전기제어장치(13)에 의해 제어되며, 상기 전기제어장치(13)는 토션바아 편향감지기(12)에 의해 제어되게 된다. 이와 같이, 아마튜어의 회전방향 및 속도 그리고 토오크는 토션바아의 편향방향 및 편향정도에 따라 변화하게 될 것이다. 아마튜어(73)를 통한 전류의 흐름은 적당한 브러쉬 (brush) (115)를 통과하게 된다. 본 발명의 실시예에 있어서는 여러개의 브러쉬가 제공되나, 제3도에는 단지 하나만 도시되어 있다. 브러쉬(115)는 아마튜어(73)에 결합된 정류자 바아(117)와 접촉하는 브러쉬(116)를 포함하고 있다. 상기 브러쉬(116)는 플라스틱 헤드(119)를 가진 플라스틱 실린더(118)에 내장되어 있다. 플라스틱 실린더(118)는 금속슬리브(120)에 의해 둘러싸여 있는데, 상기 금속슬리브(120)는 모터의 하우징(70)에 나선 결합되어 있다. 상기 브러쉬(116)에는 전기도선이 적당하게 부착되어 있다.
상술한 바와 같이, 본 발명은 여러다른 방식으로 작동케할 수 있을 것이다. 일예로, 만약 차량의 바퀴(16), (17)가 얼음위에 있게 되어 아주 작은 힘으로도 회전하게 될 수 있는 경우에는 차량의 조향은 수동으로 이루게 할 수 있으며, 따라서 전기모터(14)는 구동시킬 필요가 없다. 이러한 조건하에서, 조향핸들(10)을 회전시키면, 토션바아 (11)는 피니언(54)에 토오크를 전달해 실질적으로 편향을 발생시킴이 없이 조향을 이루게 해준다. 피니언(54)의 회전이 발생하게 되면, 피니언(54)의 톱니에 랙 톱니(22)가 맞물려 있음으로 인해 조향 수동력이 전동부재(15)에 전달되게 된다. 이러한 조건하에서, 모터의 아마튜어(73)가 회전하게 되나, 악영향을 발생시키지는 않을 것이다.
차량의 바퀴(16)가 바퀴의 상당한 회전저항을 초래시키게 하는 지역에 있을 경우에는 핸들(10)의 회전에 의해 토션바아(11)가 편향되게 될 것이다. 토션바아(11)의 편향은 하측 커플링부재(50)의 표면(132) 또는 (133)과 상측 커플링부재(40)의 대응표면(130) 또는 (131)간의 접촉에 의해 제한되게 된다. 즉, 상기 표면들이 서로 접촉하게 되면, 토션바아(11)에서 발생하게 되는 비틀림은 정지되게 된다. 또한, 토션바아 (11)가 최대로 편향되게 되면, 조향핸들(10)로부터 피니언(54)은 직접적으로 기계적 구동이 이루어지게 된다.
그와 동시에, 토션바아 편향감지기(12)가 작동하여 전기제어장치(13)에 최대전기신호를 공급하게 된다. 그에 따라 전기모터(14)가 최대토오크를 발생시키도록 작동하게 된다. 모터가 작동하게 되면, 볼너트(75)가 회전하게 되고, 그에 따라 동력이 볼(78)을 통해 전동부재(15)에 가해져 전동부재(15)를 이동시키게 한다.
상기 동력은 피니언에 관계없이 직접 전동부재(15)에 가해지게 된다. 즉, 상기 동력은 피니언을 통해서는 전달되지 않는다. 그리하여, 전기모터(14)의 피니언(54)은 동시에 전동부재(15)에 동력을 가하여 전동부재(15)를 이동시키게 함으로써, 차량의 바퀴(16), (17)를 회전시키게 한다.
만약 토션바아(11)에 가해지는 힘이 토션바아를 최대로 편향시킬 수 없는 정도의 것이라면, 비틀림은 어느 정도 밖에 이루어지지 않게 되고, 따라서 표면(130), (131)과 접촉하지 않게 될 것이다. 그러나, 토션바아 편향감지기(12)가 토션바아의 그와 같은 비틀림을 감지하게 되면, 모터(14)가 작동하게 되고, 그 결과 모터(14)에 의해 힘이 전동부재(15)의 나사부(20)에 가하지게 될 것이다. 그리하여, 전동부재(15)에는 수동력 뿐만 아니라 모터(14)의 보조능력이 가해지게 될 것이다.
운전자는 조행핸들(10)을 요구되는 각도만큼 회전시킨 후에, 조향핸들을 붙잡고 있거나 아니면 놓게 되는데, 상기 두 상태중 어느 상태이던지간에 조향기어에 의해 바퀴(16), (17)의 회전은 정지하게 될 것이며, 토션바아 편향감지기는 작동하지 않게 될 것이다.
만약 운전자가 조향핸들(10)을 놓게 되면, 지면에 대한 바퀴(16), (17)의 반발력에 의해 바퀴는 전방으로 향하려 할 것이다. 토션바아(11)는 내부의 탄력에 의해 편향되기 전 상태로 복귀하게 될 것이며, 자석(61), (62)은 호올효과장치(60)에 대해 중립위치로 복귀하게 될 것이다.
운전자가 핸들을 회전할 수 없게 잡고 있는 경우에는 모터(14)는 전동부재(15)와 랙 톱니(22)를 회전시키게 하고, 피니언(54)을 회전시켜, 토션바아의 비틀림을 풀게 하고, 자석(61), (62)를 호올효과장치(60)에 대해 중립위치로 이동시키게 한다. 그런 후에 모터(14)는 작동하지 않게 될 것이다.
차량을 직선 이동시킬 수 있도록 바퀴(16), (17)를 적절한 위치에 위치시키게 되면, 상술한 모든 부품들은 제3도에 도시한 바와 같은 위치에 있게 된다. 볼너트(75)는 볼(78)을 전동부재(15)의 나사부(20)의 중앙부에 위치시킬 수 있게끔 위치되어 있다.
특히 제3도의 선 X로 표시된 중앙선은 나사부(20)의 양단으로부터 동거리로 이격된 위치에 있게 된다. 또한 피니언(54)은 랙부(21)의 중앙에 위치하게 된다.
상술한 바와 같이, 본 발명은 아주 소형으로 되어 있고, 가격이 저렴한 랙 앤 피니언 조향기어 조립체를 제공해 주고 있다. 상기 조향기어 조립체는 예정된 양, 즉 토션바아(11)의 비틀림을 충분히 이루게 하는 정도 이상의 토오크가 핸들에 가해지게 될 때 전기모터(14)가 작동하게 되면, 차량에 대한 수동조향력에 보조로 전기적인 조향력이 제공되게 된다. 또한, 전기적인 조향력에 제공될 수 없는 경우는 수동조향력이 제공되게 된다.
제8도에는 본 발명의 다른 실시예가 도시되어 있는데, 상기 실시예는 아마튜어 (151)와 볼너트(163) 사이에 클러치(150)를 설치한 것 이외에는 전술한 실시예와 유사하게 되어 있다. 상기 클러치(150)는 전기모터가 작동하지 않을 때 아마튜어(151)를 볼너트(163)로부터 이탈되게 해 준다.
제8도에 도시된 바와 같이, 전동부재(160)는 차량의 조향을 이루게 하도록 양측방향으로 이동하게 된다. 상기 전동부재(160)는 제2도의 실시예에 있어서의 전동부재 (15)와 유사하게 되어 있다. 전동부재(160)는 나사부(161)와 랙부(162)로 구성되며, 랙부(162)는 피니언(도시안됨)과 협력하여 전동부재(160)를 피니언의 회전에 따라 양측방향으로 이동하게 해준다. 나사부(161)의 외면에 각각 형성된 나선에 위치되는 볼(164)과 상기 볼너트(163)의 협력에 의해 전동부재(160)는 선형으로 이동하게 된다.
제8도의 실시예에 있어서, 아마튜어(151)는 슬리브(170)에 고착되게 되며, 슬리브(170)는 볼너트(163)의 외면(171)상에 회전하면서 미끄럼 이동가능하게 지지되어 있다. 아마튜어(151)는 그에 인접한 다수의 영구자석(175)에 의해 발생되는 자장내에서 축방향으로 오프셋되어 있다. 전류는 다수의 브러쉬(177), (178)를 통해 아마튜어(151)를 통과하게 되는데, 상기 브러쉬(177), (178)는 아마튜어(151)에 결합된 콤바(combar) (180)와 접촉하게 되어 있다.
클러치(150)는 다수의 플랜지(181), (182)를 구비하고 있는데 플랜지(182)는 슬리브(170)에 고착되어 있으며, 플랜지(181)는 볼너트(163)에 고착되어 있다. 상기 플랜지(182)는 마찰재(183)를 지니고 있다.
제8도에 도시된 장치의 작동은 전술한 제2도의 실시예와 유사하게 되어 있다. 아마튜어(151)를 통해 전류가 흐르게 되면, 자석(175)에 의해 발생된 자장내에서 오프셋되는 상기 아마튜어는 제8도에 도시된 바와 같이 좌측으로 축방향 이동하게 될 것이다. 특히, 아마튜어는 자석(175)에 의해 발생되는 자장내에서 중앙으로 이동하려 할 것이다. 아마튜어 제8도에 도시된 바와 같이 좌측으로 이동하게 되면, 볼너트(163)의 외면상에서 슬리브(170)가 미끄럼 이동하게 된다. 이러한 미끄럼이동에 의해 콤바(18 0) 및 브러쉬(177), (178)가 또한 축방향으로 이동하게 된다.
브러쉬(177), (178)는 스프링 형태로 된 브러쉬 호올더(185)에 장착되어 그에 의해 편향 및 축방향 이동을 이룰 수 있게 되어 있다. 슬리브(170)가 축방향 이동함에 따라 마찰재(183)가 플랜지(181)과 접촉하게 되고, 그리하여 아마튜어(151)의 회전이 볼너트(163)에 전달되어, 볼너트(163)의 회전이 이루어지게 된다. 상술한 모든 부품의 배열상태는 아마튜어(151)을 영구자석들 사이에서 전체적인 면에서 중앙에 있게 하지 않게끔 되어 있다. 그리하여, 전류가 아마튜어(151)를 통해 흐르는 중에 클러치 면들간의 가압접촉을 이루게 하는 연속적인 가압력이 존재하게 된다. 따라서, 이와 같이 본원의 구성으로 한 경우에는 그 모터의 선택에 있어서도 소형의 모터를 선택할 수 있으며, 그에 따라 전체적인 조향기어 시스템의 중량과 크기를 줄일 수 있는 것입니다. 즉, 전체 조향기어 조립체인 랙 앤 피니언, 전동부재, 전기모터 볼너트 및 나사 조립체와 그 부품들을 둘러싸는 하우징을 모두 합해도 14kg이하로 제작이 가능합니다. 또한, 그러한 경량화로 인해 본원의 조향기어 조립체는 비교적 작은 관성을 갖게 되어 과도한 조향작동시에도 급속한 역회전을 할 수 있는 효과가 있는 것입니다.
이미 상술한 바와같이, 제8도의 실시예는 아마튜어와 전동부재(160) 사이에 클러치를 설치하여 수동조향시에 회전하게 되는 아마튜어(151)의 필요성을 제거시켰다는 것 이외에는 제3도의 실시예와 유사하게 되어 있다.

Claims (7)

  1. 조향가능한 차량바퀴(16, 17)를 회전운동시키도록 움직일 수 있는 전동부재 (15)와, 상기 조향핸들과 함께 회전가능한 피니언(54)와, 상기 전동부재(15)에 조향력을 가하기 위해 상기 피니언(54)과 맞물려 결합된 톱니배열(22, 62)와, 상기 전동부재의 운동을 보조하기 위한 전기모터 수단(14)과, 상기 전기모터수단(14)으로부터 상기 전동부재(15)까지의 구동을 전달하기 위한 볼너트 및 나사조립체(75, 78, 163, 164)와, 상기 조향핸들(10)의 회전에 응답하여 상기 전동부재(15, 160)를 구동시키도록 상기 전기모터수단(14)을 작동시키기 위한 제어수단(12, 13)을 구비하며, 조향핸들 (10)의 회전시 조향가능한 차량바퀴(16, 17)를 회전운동시키기 위한 조향기어 조립체에 있어서, 상기 전동부재(15)는 축방향으로 이동가능하고 상기 랙 톱니 배열을 형성하는 톱니 배열(22, 162)을 구비하며, 상기 볼너트 및 나사 조립체는 상기 전동부재(15)에 배치된 외부나선부(20a, 161)를 구비하며, 상기 전기모터수단(14)은 상기 볼너트 및 나사조립체의 회전가능한 너트수단(75, 63)을 통해 상기 전동부재(15)로 힘을 전달하고, 그 회전가능한 너트수단은 상기 전동부재(15)를 둘러싸며, 상기 전기모터수단 (14)은 상기 전동부재(15)에 대해 상기 너트수단(75, 163)을 회전시킴으로써 상기 전동부재(15)를 축방향으로 운동을 하게 하며, 상기 너트수단(75, 163)은 상기 내부나선 및 외부나선과 맞물리게 배치된 상기 볼너트 및 나사조립체의 복수의 볼요소(78, 164)와, 상기 내부나선을 구비한 회전가능한 부재를 포함하는 것을 특징으로 하는 조향기어 조립체.
  2. 제1항에 있어서, 상기 전기모터수단(14)은 상기 전동부재(15, 160)을 둘러싸는 고정자(71, 175)와 로우터(73, 151)를 포함하고, 상기 로우터는 상기 너트수단 (7 5, 163)에 구동되게 연결된 것을 특징으로 하는 조향기어 조립체.
  3. 제1항 또는 제2항에 있어서, 상기 너트수단(75)은 추가로 그 축방향의 대향단부사이에 뻗은 통로수단(79)을 포함하고, 상기 각각의 볼요소(78)는 상기 전동부재(15)에 대해 상기 너트수단(75)이 회전함에 따라 상기 통로수단을 통해 차례로 이동가능한 것을 특징으로 하는 조향기어 조립체.
  4. 제2항에 있어서, 상기 랩톱니(22), 상기 피니언(54) 및 상기 전기모터(14)를 둘러싸기 위한 하우징 수단(107, 93, 70, 103)을 추가로 포함하고, 상기 너트수단(7 5)은 상기 전기모터(14)에 있는 로우터(73)의 중앙부위를 통해 뻗은 종방향 관형요소, 상기 하우징수단에 대해 회전시키기 위한 상기 관형요소의 제1단부(92)를 지지하기 위한 상기 피니언에 인접하여 배치된 제1베어링 수단(90), 상기 하우징수단에 대해 회전시키기 위한 상기 관형요소의 제2단부(101)를 지지하기 위한 제2베어링수단(91)을 포함하고, 상기 전동부재(15)는 상기 관형요소를 통해 축방향으로 뻗고, 상기 볼요소 (78)는 상기 관형요소의 제2단부(101)에 인접한 위치에서 상기 외부나선(20a)과 맞물려 배치되고, 상기 전동부재(15)는 상기 랙톱니(22)가 상기 관형요소의 제1단부의 한측에 축방향으로 오프셋트 된 제1위치와 상기 랙톱니(22)가 상기 관형요소로 뻗고 상기 관형요소의 상기 제1단부(92)에 의해 경계진 제2위치 사이에 축방향으로 이동가능한 것을 특징으로 하는 조향기어 조립체.
  5. 제1항에 있어서, 상기 전기모터수단(14)과 상기 너트수단(75)을 연속적으로 구동하도록 상호 연결하기 위한 깔쪽이 수단(77)을 추가로 포함하는 것을 특징으로 하는 조향기어 조립체.
  6. 제2항에 있어서, 상기 너트수단(163)이 상기 전기모터수단(14)의 로우터 (15 1)에 대해 회전가능한 비결합 상태와 상기 너트수단(163) 및 로우터(151)가 상기 전동부재(16)에 대해 함께 회전하기 위해 상호연결된 결합상태 사이에서 작동가능한 클러치수단(150)을 추가로 구비하며, 상기 제어수단(13)은 조향핸들(10)의 회전에 따라 비결합 상태에서 결합상태까지 상기 클러치수단(150)을 효과적으로 작동시키기 위한 수단을 포함하는 것을 특징으로 하는 조향기어 조립체.
  7. 제6항에 있어서, 상기 로우터(151)는 상기 너트 수단(163)에 대해 축방향으로 이동가능 및 회전가능하고, 상기 클러치수단(150)은 상기 너트수단(163)에 대해 상기 로우터(151)의 축방향 운동의 영향하에서 비결합 상태로부터 결합상태로까지 작동가능한 것을 특징으로 하는 조향기어 조립체.
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