KR900002222B1 - 동력-보조랙 및 피니온스티어링기어 - Google Patents

동력-보조랙 및 피니온스티어링기어 Download PDF

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KR900002222B1 KR1019860008631A KR860008631A KR900002222B1 KR 900002222 B1 KR900002222 B1 KR 900002222B1 KR 1019860008631 A KR1019860008631 A KR 1019860008631A KR 860008631 A KR860008631 A KR 860008631A KR 900002222 B1 KR900002222 B1 KR 900002222B1
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Abstract

내용 없음.

Description

동력-보조랙 및 피니온 스티어링기어
제 1 도는 본 발명에 부합되는 전력-보조랙(electric power-assisted rack)및 피니온 스티어링기어의 개략적인 정 입면도.
제 2 도는 제 1 도의 라인 2-2를 따르는 확대단면도.
제 3 도는 본 발명에 부합되는 랙및 피니온 스티어링기어의 제 1 실시예의 유성구동장치와 전기구동모우터의 부분확대단면도.
제 4 도는 본 발명에 부합되는 랙및 피니온 스티어링 기어의 제 2 실시예를 나타낸 제 3 도와 유사한 확대단면도.
* 도면의 주요 부분에 대한 부호와 설명
10 : 랙및 피니온 스티어링 기어(rack and rinion steering gear)
12 : 조정로드 휠(dirigible road wheel)
14 : 타이로드장치(tie rod assembly)
18 :스티어링 샤프트 장치(steering shaft assembly)
20 : 비틀림 바(torstion bar)
22 :피니온 기어(pinion gear)
26 : 확장 랙(elongate rack)
28 : 볼너트 및 랙장치(ball nut and rack assembly)
30 : 합성하우징 장치(composite housing assembly),
주조 알루미늄 주 하우징(cast aluminium main housing)
34 : 관형강 확장부(tubular steel extention)
38 : 확장직선 개구(elongate rectilinear opening)
40 : 트랙(track) 42 : 볼너트(ball nut)
43 : 서포트 슬라이드(support slide) 44 : 돌출부(projection)
46 : 볼트(bolt) 50 : 전판(front plate)
60 : 확장단부(enlarged end)
65 : 볼너트 스크루우(ball nut sxrew)
67 : 전기모우터(electric motor)
70 : 유성 기어유니트(planetary gear unit)
본 발명은 동력-보조랙(power-assisted rack)및 피니온 스티어링기어 특히, 랙 하우징에 고정되고 출력으로 랙장치를 선형 구동하도록 설치되어 전력-보조스티어링을 제공하는 전기구동모우터를 포함하는 동력-보조랙 및 피니온 스티어링기어에 관한 것이다.
이와 관련된 정치가 미국특허 4,415,054호에 밝혀져 있는데, 상기 랙 및 피니온 스티어링 기어류는 동력-보조스티어링을 위하여 전기모우터에 결착되므로, 소정의 스티어링 작력(steering effort)을 효과적으로 감소시키고 운전자의 안락성을 향상시킬 수 있다. 상기 공지장치는, 양호한 스티어링 보조효과를 제공한다 할지라도, 일반적으로 복잡하고 부피가 커서 조립 및 정비에 어려움이 있다. 미국특허 4,415,054호에 나타난 장치는 차량 특히, 차량의 전방구분 카울링(cowling) 또는 다른 지지구조에 대한 스티어링 기어의 하이 마운트(high mount)를 요구하는 콤팩트 전륜 구동차량에 사용될 경우 중앙이동(contral take-off)을 제공하지는 못한다.
본 발명은 조립의 간결성을 제공하고 하이 마운트의 중앙이동랙 및 피니온 기어를 갖고, 특히, 무충력, 저소음 구동에 관련하여 사용하는 전력-보조랙 및 피니온 기어를 제공하고자 하는 것이다. 따라서, 본발명에 부합되는 동력-보조랙 및 피니온 스티어링기어는 너트가 랙과 함께 선형운동하도록 장치되어, 캐리어 등의 출력부재(output member)로 작동하여 그것의 선형운동이 타이로드에 대하여 필요한 스티어링 운동을 부여하도록함을 특징으로 한다. 반면에, 상기 공지장치는 스크루우를 효과적으로 회전시키는 동력을 제공하지 못하여 한 쌍의 타이로드 및 차량의 관련된 조정휠(dirigible wheel)을 이동시키는 캐리어 또는 출력부재로서 효과적으로 작동하는 너트를 선형구동시키지 못한다. 공지장치에 반하여, 본발명에 부합되는 동력-보조랙 및 피니온 스트이링 기어장치의 바람직한 실시예에 있어서, 스티어링기어는 랙 및 피니온 기어의 하우징 장치에 단부가 고정된 전기모우터에 의해서 회전 구동되는 불연속적인 통상의 볼너트 스크루우를 사용한다. 상기 스크루우는 관통 확장하여 스티어링기어 유니트의 출력부재를 형성하는 선형운동 볼너트를 이송시킨다. 또한, 볼너트는 연합된 피니온에 의해서 기계적으로 병진운동(차량작동자에 의함)되도록 구성된 랙에 구동가능하게 장치된다.
본 발명에 부합되는 동력-보조랙 및 피니온 스티어링기어의 부품은 스티어링기어의 적절한 분해 또는 기어의 근본적인 분해조립이 필요없이, 쉽게 접근하여 정비 또는 대체될 수 있다. 전기모우터에 의해서 회전구동되는 상기 스티어링기어의 스크루우는 랙의 개구부내에 적절히 삽입되므로 차량장치의 폭에 대한 향상된 적합성 및 간결성을 위하여 장치를 짧게 할 수 있다. 상기 장치에 비하여, 본 발명에 부합되는 동력-보조랙 및 피니온 스티어링기어의 바람직한 실시예의 특징중의 하나는 한세트의 인벌류우트기어(involute gear)또는 견인구동장치인 유성감속 및 토오크 증가 장치를 일체 결합시켜 볼너트 스크루우를 구동하는 것이다. 중앙이동은, 스크류에 장치되고 랙의 한쪽선단에 작동가능하게 결합된, 볼너트에 의해서 이루어진다. 전기모우터는 랙 및 피니온 하우징장치의 한쪽 단부에 고정되어 전기모우터와 볼너트 스크루우에 대하여 동일축을 갖는 유성감속장치에 의하여 동력보조를 제공한다.
유성기어유니트의 출력은 볼스크루우의 각운동에 랙 및 볼너트장치에 의해서 출력부재의 선형병진운동으로 변화된다. 게다가, 전기모우터는 하우징의 단부에서 나사화되어 기계적 유지를 제공하고 베어링 예비하중(bearing preload)을 설정한다. 전기모우터와 스크루우작동장치사이의 백래쉬(backlash)가 스퍼어(spur)기어감속에 반하여 유성구동장치 또는 기어세트감속에 대해서는 감소 또는 소면될 수 있다. 또한, 기어소음이 매우 감소된다. 게다가 스티어링기어는 하우징의 주요부분이 주초 알루미늄 주하우징에 결합되는 확장부를 형성하는 관강스코크(tubular steel stock)이므로 향상될 수 있고 비용면에서 경제적이다.
상기 합성하우징에 있어서, 강스토크는 알루미늄 하우징의 단부에 쉽게 고정되거나 결착될 수 있고, 볼너트 및 스크루우장치의 너트가 스크루우의 회전에 의해서 트랙(track)내에서 병진운동되는 캐리어로서 사용될 수 있도록 트럭에 대해 형성되거나 절단될 수 있다. 통상적인 전력-보조장치에 비하여 본 발명에 부합되는 동력-보조랙 및 피니온 스티어링기어의 또다른 잇점은 전력-보조기어에 의해서 일반적으로 요구되는 부피감소 및 재배치에 있다. 대부분의 경우에 있어서, 동심단부고정전기모우터장치는, 기어하우징의 중심부 둘레에 위치되는 축상 수직전기모우터 또는 동심모우터가 과도하게 커서 차량의 사용에 부적절하게 되는 응용에 있어서, 전력 스티어링 장치를 허용하게 된다.
본 발명의 바람직한 실시예에 있어서, 전기구동모우터는 나선화되어 유성기어의 캐리어에 의해서 볼너트스크루우를 회전가능하게 구동하는 유성기어에 의해서 선택적으로 회복되는 출력을 갖는 스티어링기어 하우징의 한쪽단부에 동심으로 고정된다. 볼너트 스크루우유니트는 볼너트를 관통 확장하여 통상의 볼트레인(ball train)에 의해서 구동가능하게 고정되어 스크루우의 동력회전에 기인하여 선형구동된다. 게다가, 스크루우는 유니트를 감소시키기 위하여 랙의 내부에 삽입된다. 한쪽 단부가 볼너트에 결착되는 랙의 나선부는 차량 작동자가 통상의 스티어링 휠 및 샤프트를 작동하므로써 회적구동되는 피니온 기어와 맞물린다. 볼너트는 타이로드에 연결된 선형활주캐리어를 제공하여 차량의 조정휠을 회전시킨다.
제어장치는 차량작동자에 의해서 방향 및 토오크 하중을 감지하여 적절한 동력-보조 시티어링을 위한 전기 모우터의 방향 및 출력을 조절한다. 상기 장치에 있어서는, 짧고 낮은 형상이 효과적으로 제공되고, 응용차량의 폭길이에 대해 적절한 중앙이동이 제공된다. 따라서, 본발명은 너트 및 랙장치의 일부를 형성하고 선형통로내에서 너트를 구동하는 불연속이고 회전구동되는 스크루우와 결합되는 새롭고 향상된 전력-보조랙 및 피니온 스티어링기어를 제공하고자하는 것이다. 상기에서, 스크루우는 회복가능한 구동모우터에 작동하능하게 연결되고 너트는 차량작동에 의하여 수동적으로 병진운동되는 피니온 구동랙을 경유하여 기계적 입력(mechanical input)에 작동가능하게 연결된다. 또한, 본 발명은, 볼트가 선형통로내에서 운동가능하도록 장치되고, 수동동력랙에 연결되어 타이로드에 의해서 차량의 조절휠에 결착되는 중앙이동에 대한 캐리어를 제공하는 볼너트 스크루우를 구동하는, 단부가 고정된, 동심 전기모우터를 포함하는 새롭고 향상된 전력-보조랙 및 피니온 스티어링기어를 제공하고자 하는 것이다.
이하, 도면을 통하여 본 발명을 상세히 설명한다.
제 1 도에 도시된 바와같이, 랙 및 피니온 스티어링기어(10)은 타이로드 장치(14) 및 스티어링아암(16)에 의해서 한쌍의 차량조절로드휠(12)에 작동가능하게 연결된다. 랙 및 피니온 스티어링기어(10)은 차량작동자가 통상의 스티어링 휠(도시되어 있지않음)을 작동시킴으로써 적절하게 회전되는 비틀림 바(20)에 결합되는 스티어링샤프트장치(18)에 의해서 기계적 입력을 수용할 수 있다. 스티어링 샤프트장치(18) 은 기어하우징내에서 작동 가능하게 장치되는 피니온기어(22)에 구동가능하게 결합된다. 피니온기어의 이는 합성하우징장치(30)내에서 선형활주운동하도록 장치된 볼너트 및 랙장치(28)의 일부를 형성하는 확장랙(26)의 이(24)와 맞물린다. 상기 하우징장치는 실린더 개구(33)을 갖는 주조알루미늄 주하우징(32) 및 나사패스너(36)에 의해서 주하우징에 결합되는 관형강 확장부(34)를 포함한다.
상기 랙 및 피니온장치에 있어서, 차량작동자가 조정휠을 작동시킴으로써 스티어링 샤프트장치가 회전된 다음 피니온기어(22)가 회전되는데, 이 회전은, 스티어링입력방향에 따라, 하우징 장치내에서 좌측 또는 우측으로의 측면운동을 야기하여 동력보조하에서 또는 동력보조없이 조정로드휠(12)의 선택적인 스티어링을 초래하게될 것이다. 스티어링기어 하우징장치의 관형강 확장부(34)는 확장직선개구(38)을 포함하는데, 상기 개구의 측면가장자리는 볼너트 및 랙장치(28)의 볼너트(42)에 대해 측상으로 일정간격을 갖는 트랙(track)(40)을 형성한다. 볼너트는 회전유지에 대한 트랙과 볼너트(42)의 선형가이드사이에서 고정되는 방사확장돌출부(44)를 포함한다. 서포트 슬라이드(43)은 너트 및 랙장치에 고정되어 관형강확장부내에서 상기부품을 지지한다. 상기 장치의 볼너트(42)는 트랙(40)내에서 저마찰성을 갖고 작동하는 활주 및 비회전중앙이동 캐리지를 제공한다.
타이로드(14)의 내부단부는 볼트(46)에 의해서 볼너트(42)에 작동가능하게 연결된다. 제 2 도에 도시된 바와같이, 볼트(46)은 전판(50) 및 타이로드(14)의 단부내에 있는 실린더부싱(52)를 관통하여 볼너트(42)에 나사공정된다. 탄성재료의 확장회선부우트(boot)(54)는 피니온기어(22)에 인접한 단부 크램프(56)으로부터 관형강확장부(34)의 확장단부(60)에 인접한 단부크램프(58)까지 하우징을 지나 확장된다. 상기 부우트(54) 및 주조 알루미늄 주하우징(32)의 개구단부내에 고정되는 단부커버(62)을 포함하여, 스티어링기어의 내부장치가 외부먼지, 습기 및 다른 외부물질로부터 차단되어 유입이 방지된다.
하우징장치는 통상의 크램프(63) 및 (64)에 의해서 차량의 전방 벌크헤드(forward bulk head)에 결합된다. 작동자에 의해서 구동되는 랙으로부터 수동활주 입력을 수용하는 것에 덧붙여, 볼너트(42)는 상기부재류와 구동가능하게 상호결합되는 통상의 볼트레인(66)을 포함하는 확장볼 너트스크루우(65)에 의해서 구동된다. 볼너트 스크루우는 관형강확장부(34)의 실린더확장단부(60)내에서 적절하게 나사화된 전기모우터(67)에 의해서 구동된다. 전기모우터(67)로부터 감소된 출력속도 및 증가된 출력토오크를 제공하기 위하여 유성기어 유니트(70)이 전기모우터(67)과 볼너트 스크루우(65)사이에 구동가능하게 연결된다.
제 3 도에 도시된 바와같이, 전기모우터(67)은 태양기어(sun gear)(74)가 장치된 출력샤프트(72)을 포함한다. 상기 태양기어는 핀(80) 및 베어링(82)에 의해서 캐리어(78)에 작동가능하게 고정된다. 유성기어(76)은 하우징 확장부(34)의 확장단부(60)의 감소를 위하여 프레스조립 또는 고정되는 링기어(84)와 맞물린다. 드러스트 베어링(86)은 캐리어(78)의 내부측면과 내부소울더(shoulder)(90)에 위치된 두꺼운 와셔형 스페이서(88)사이에 작동가능하게 위치된다. 드러스트 베어링(87)은 캐리어(78)과 전기모우터(67)의 단부면사이에 고정된다. 상기 장치에 있어서, 선택된 예비하중(preload)이 전기모우터(67)을 하우징 확장부(34)의 확장단부(60)내부 또는 외부로 나사 조절하므로써 적용된다. 상기 유성기어장치에 있어서, 볼너트 스크루우(65)의 단부내의 소케트(92)내에 장치되는 다각형 구동확장부(91)을 포함하는 캐리어출력부재를 통하여 모우터로부터 회전구동 볼너트 스크루우(65)까지 기어감속 및 증가된 토오크가 존재한다. 게다가, 상기 연결부는 핀(94)에 의해서 고정된다.
제 4 도는 제 2 도 및 제 3 도에 도시된 확장부(34)에 상응하는 관형강 확장부(106)의 외부나선단부(104)에 대하여 나사고정되는 네크(neck)(102)를 갖는 확장하우징(100)을 포함하는 유니트(unit)(98)을 나타낸다. 전기모우터(110)은 확장하우징(100)내에서 나사고정되고 태양기어부재(114)를 구동시키는 출력샤프트(112)를 포함하는 상기 태양기어부재(114)는 확장하우징(100)의 내부벽(118)에서 작동하는 유성부재(116)을 구동하고, 상기 하우징(100)은 상기 유성유니트에 대한 반응부재를 제공한다. 유성부재들은 스크루우(124)에 의해서 캐리어장치(120)의 출력샤프트(126)에 결합되는 실린더스페이서(122)를 포함하는 캐리어장치(120)에 작동가능하게 장치되는데, 제 2 도에 도시된 바와같이, 출력샤프트(126)은 볼너트스크루우의 단부에 구동가능하게 고정된다. 드러스트베어링(128) 및 (130)은 제 3 도에 도시된 바와같이, 요구된 예비하중을 제공하기 위하여 하우징(100)내에 적절하게 나사고정되는 전기모우터(110)을 포함한다.
제 1 도의 스티어링 보조제어장치(134)는 비틀림 바(20)으로부터 조절방향 및 작력을 감지하는 토오크센서(136)을 포함하여 적절한 방향 및 출력에 대하여 전기모우터(67)도는 (110)을 구동하는 전기제어장치(138)에 출력을 제공한다. 볼너트 및 스크루우는 왼쪽방향으로 나사화되어 있으므로 전기모우터의 시계방향 반대회전은 스크루우를 랙내의 연장홈(recess)(142)내로 삽입시켜 장치의 총길이를 감소시킨다. 기계적 스티어링 작력이 소멸될 경우, 입력토오크가 소멸되고 동력보조 조절이 상응하여 소멸된다. 스티어링 휠이 릴리이즈되는 경우, 스티어링 연동장치의 기하학형태가 스티어링 휠을 스트레이트 어헤드 상태로 복귀시킬 것이다. 원할 경우, 볼너트 및 볼너트 스크루우는, 상기부재들과 구동연결되는 볼 트레인(ball train)과 함께 나선과, 상호맞물리는 펑너트 또는 스크루우에 의해서 대체될 수 있다.

Claims (6)

  1. 랙하우징(30), 하우징(30)내에서 직선운동하도록 장치된 확장스티어링 기어랙(26), 차량작동자에 의해서 회전되도록 장치되고 랙과 작동가능하게 맞물려 랙을 선형운동시키기 위하여 수동입력을 제공하는 회전 피니온기어(22), 랙(26)의 선형운동에 상응하여 휠(12)의 스티어링운동을 유도하기 위하여 차량의 조정휠(dirigible wheel)(12)에 랙(26)을 작동가능하게 연결시키는 연결장치(14), 하우징(30)에 장치된 전기모우터(67), 너트(42), 및 한쪽단부가 랙(26)에 연결되고 너트대로 작동가능하게 확장하는 확장스크루우(65)를 포함하는, 차량의 조정휠을 스티어링하기위한, 동력-보조랙 및 피니온 스티어링기어에 있어서, 너트(42)가 랙(26)의 한쪽단부에 인접하여 장치되어 함께 선형운동하고 차량의 조정휠(12)에 랙(26)을 작동가능하게 연결하는 연결장치(14)의 일부를 형성하고, 스크루우가 회전스크루우(65)이고, 그리고 전기모우터(67)이 하우징(30)의 한쪽단부에 장치되어 스크루우(65)를 회전구동시켜, 차량작동자에 의해서 피니온기어(22)에 적용되는 소정의 기계적 입력에 상응하여, 동력-보조스티어링을 위하여 너트(42)를 선형운동 하도록 함을 특징으로 하는 동력-보조랙 및 피니온 스티어링기어.
  2. 제 1 항에 있어서, 너트(42)가 볼너트로 구성되고, 회전스크루우(65)가 볼너트스크루우이고, 그리고 볼트레인장치(66)이 볼너트스크루우(65)와 볼너트(42)를 구동가능하게 상호 연결하는 것을 특징으로 하는 동력-보조랙 및 피니온 스티어링기어.
  3. 제 2 항에 있어서, 하우징(30)이 내부나선개구단부를 포함하고, 그리고 전기모우터(67)이 하우징(30)의 내부나선개구단부(60)에 나사고정되는 것을 특징으로 하는 동력-보조랙 및 피니온 스티어링기어.
  4. 제 1 항에 또는 제 2 항에 있어서, 유성기어유니트(70)이 전기모우터(67)와 회전스크루우(65)사이에 삽입되어 감속입력 및 증가입력 토오크를 회전스크루우(65)에 공급함을 특징으로 하는 동력-보조랙 및 피니온 스티어링기어.
  5. 제 4 항에 있어서, 하우징(30)이 내부나선개구단부(60)을 포함하고, 그리고 전기모우터(67)이 하우징(30)의 내부나선 개구단부(60)에 나사고정되는 것을 특징으로 하는 동력-보조랙 및 피니온 스티어링기어.
  6. 제 5 항에 있어서, 전기모우터(67)과 하우징(60) 사이의 나사연결부가 하우징(30)에 대하여 전기모우터(67)의 축조절운동을 허용하여 전기모우터(67)과 유성기어유니트(70) 사이 및 유성기어유니트(70)과 하우징(30)사이에 작동가능하게 삽입되는 드러스트 베어링장치(87, 86)의 소정의 예비하중을 제공하는 것을 특징으로 하는 동력-보조랙 및 피니온 스티어링기어.
KR1019860008631A 1985-10-17 1986-10-15 동력-보조랙 및 피니온스티어링기어 KR900002222B1 (ko)

Applications Claiming Priority (2)

Application Number Priority Date Filing Date Title
US06/788,477 US4653602A (en) 1985-10-17 1985-10-17 Electric motor driven rack and pinion steering gear with take-off from axially slidable nut
US788,477 1985-10-17

Publications (2)

Publication Number Publication Date
KR870003912A KR870003912A (ko) 1987-05-06
KR900002222B1 true KR900002222B1 (ko) 1990-04-06

Family

ID=25144613

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
KR1019860008631A KR900002222B1 (ko) 1985-10-17 1986-10-15 동력-보조랙 및 피니온스티어링기어

Country Status (7)

Country Link
US (1) US4653602A (ko)
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