KR940002897Y1 - Power steering equipment for vehicle - Google Patents

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KR940002897Y1
KR940002897Y1 KR2019900001478U KR900001478U KR940002897Y1 KR 940002897 Y1 KR940002897 Y1 KR 940002897Y1 KR 2019900001478 U KR2019900001478 U KR 2019900001478U KR 900001478 U KR900001478 U KR 900001478U KR 940002897 Y1 KR940002897 Y1 KR 940002897Y1
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마사 유끼 와따나베
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고요세이꼬 가부시끼가이샤
쓰보이 우즈히꼬
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    • B62D5/00Power-assisted or power-driven steering
    • B62D5/04Power-assisted or power-driven steering electrical, e.g. using an electric servo-motor connected to, or forming part of, the steering gear

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Abstract

내용 없음.No content.

Description

동력 스티어링장치Power steering

제1도는 본 고안장치의 측면도.1 is a side view of the device.

제2도는 모터의 위엄과 스티어링샤프트의 워엄휘일과의 맞물림 부분을 나타내는 부분 파쇄 측면도.2 is a partial fractured side view showing the engagement portion between the dignity of the motor and the worm wheel of the steering shaft.

제3도는 워엄의 일단을 지지하는 4점 접촉 보올 베어링의 확대도면.3 is an enlarged view of a four point contact ball bearing supporting one end of a worm.

제4도는 워엄휘일의 확대 단면도.4 is an enlarged cross-sectional view of the worm wheel.

제5도는 본 고안장치와 종래장치의 내구 시험 결과를 나타내는 그래프.5 is a graph showing the endurance test results of the inventive device and the conventional device.

제6도는 헤리 컬 워엄 휘일을 사용한 종래 장치의 맞물림 상태를 나타낸 설명도.6 is an explanatory diagram showing an engaged state of a conventional apparatus using a heli curl worm wheel.

* 도면의 주요부분에 대한 부호의 설명* Explanation of symbols for main parts of the drawings

1 : 스티어링 샤프트 2 : 스티어링 칼럼1: steering shaft 2: steering column

3 : 모터 4 : 토오크센서3: motor 4: torque sensor

5 : 스티어링 휘일 6 : 토션바(torsion bar)5: steering wheel 6: torsion bar

7 : 세레이션축 8 : 워엄휘일7: serration axis 8: worm wheel

8a : 보스부 8b : 세레이션부8a: boss section 8b: serration section

8c : 워엄휘일부 9 : 워엄8c: part of worm 9: worm

10 : 기어 케이스 11,12 : 베어링10: gear case 11,12: bearing

본 고안은 스티어링용 보조 동력원으로서 모터를 사용한 동력 스티어링 장치에 관한 것이다.The present invention relates to a power steering apparatus using a motor as an auxiliary power source for steering.

일반적으로 이와같이 동력 스티어링 장치는 키조정축인 스티어링 샤프트의 하단부에 연결되어 있는 세레이션축의 외부둘레에 워엄휘일을 설치하고, 이 워엄 휘일에 키 조정용 보조동력원인 모터의 출력축에 연결된 워엄을 맞물리게 하며 동시에 스티어링 샤프트에 연결된 토션바에 작용하는 토오크를 토오크 센서로 검출하고, 그 검출응력에 따라서 모터를 구동하여 스티어링 샤프트의 회전을 보조하도록 되어 있다.In general, the power steering device installs a worm wheel on the outer circumference of the serration shaft connected to the lower end of the steering shaft, which is the key adjustment shaft, and engages the worm connected to the output shaft of the motor as an auxiliary power source for key adjustment. At the same time, the torque acting on the torsion bar connected to the steering shaft is detected by the torque sensor, and the motor is driven according to the detected stress to assist the rotation of the steering shaft.

워엄, 워엄휘일을 모두 기어케이스내에서, 서로 맞물린 상태로 유지되어 있으며, 워엄은 그 양단부가 각각 깊은 홈형 볼베어링(deep groove ball bearing)을 사용하고 기어 케이스에 축지지되어 있다.Both worms and worm wheels are held in engagement with each other in the gear case, and the worms are axially supported by the gear case at both ends using deep groove ball bearings, respectively.

그런데, 이와같은 종래 장치에 있어서는 서로 맞물려야 할 워엄 및 워엄 휘일의 치형은 같은 모양의 공구를 사용하여 형성되는 것이 보통인데, 양자가 정확하게 맞물린 상태에서는 워엄 휘일 위치와 워엄의 치는 이론상 선접촉 상태가 되는데, 실제로는 워엄과 워엄휘일의 축간거리, 워엄축에 대한 워엄 휘일축의 대칭도, 즉, 직각도등의 위치 오차 때문에 양자의 치면 접촉은 점접촉 상태가 되는 일이 많아서 원활한 동력 전달을 할수 없으며 또한 마도도가 커진다.However, in such a conventional device, the teeth of the worm and the worm wheel to be engaged with each other are usually formed by using a tool of the same shape. In the state where both are correctly engaged, the position of the worm wheel and the worm of the worm are theoretically in contact with each other. Actually, due to the positional errors such as the axial distance between the worm and the worm wheel, and the symmetry of the worm wheel axis with respect to the worm axis, that is, the squareness, the tooth contact between the two is often in the point contact state. You can't do it, and you get bigger magic balls.

이 대책으로서 워엄휘일의 치형을 헬리컬 기어로 형성하는 것을 생각할 수 있는데, 이와같은 구성에서는 워치 오차를 흡수하기 쉬운 반면, 제6도에 나타낸 것처럼 위엄휘일(18)의 치(18a)의 치(18a)와 워엄(19)위치 (19a)의 접촉의 대부분의 경우 접접촉 상태(제6도에 점선으로 나타냄)가 되고, 마모가 빨라 백러시가 증가하여 치가 부딪히는 소리가 발생하는 등의 난점이 있으며 특히 워엄, 워엄휘일을 모두 금속재를 사용하여 구성하고 있는 경우등에서는 이와같은 불합리함이 현저하다.As a countermeasure, it is conceivable to form the tooth shape of the worm wheel with a helical gear. In such a configuration, the watch error can be easily absorbed, while the tooth of the tooth 18a of the majestic wheel 18 is shown in FIG. 18a) and most of the contact between the position 19a and 19a are brought into contact contact state (indicated by the dotted line in FIG. 6), and the wear rate is increased so that the backlash increases and the sound of tooth strike occurs. In particular, such irrationality is remarkable in the case where both worms and worm wheels are made of metal.

본 고안은 이러한 사정을 감안하여 되어진것으로서, 본 고안의 목적은 워엄과 워엄휘일 사이에 약간의 위치 오차가 존재하여도 항상 양 치면이 선접촉 상태가 유지되도록 된 동력 스티어링 장치를 제공하는데 있다.The present invention has been made in view of the above circumstances, and an object of the present invention is to provide a power steering apparatus in which a tooth surface is always kept in line contact even if there is a slight position error between the worm and the worm wheel.

본 고안의 동력 스티어링 장치는, 워엄 휘일에서의 적어도 치부분을 합성수지로 형성하며, 이 뿌리면의 곡율 반경을 워엄의 치의 곡률 반경과 치의 이 끝 틈새의 합보다도 크게 하는 것을 특징으로 한다.The power steering apparatus of the present invention is characterized in that at least a tooth portion of the worm wheel is formed of synthetic resin, and the radius of curvature of the root surface is made larger than the sum of the radius of curvature of the tooth of the worm and the gap between the teeth.

본 고안의 동력 스티어링 장치에 있어서는, 워엄휘일의 치 자체가 탄성에 의한 휘어짐이 있으므로 워엄, 워엄휘일의 기어면이 선접촉 상태로 유지된다.In the power steering apparatus of the present invention, since the teeth of the worm wheel itself are bent due to elasticity, the gear surfaces of the worm and the worm wheel are maintained in the line contact state.

이하, 본 고안을 그 실시예를 나타낸 도면에 의거하여 구체적으로 설명한다.Hereinafter, the present invention will be described in detail with reference to the drawings showing the embodiments.

제1도는 본 고안에 관한 동력 스티어링 장치(이하, 본 고안 장치라함)의 주요부를 나타낸 측면도, 제2도는 스티어링용 보조 동력원인 모터의 동력을 스티어링 샤프트에 전달하는 워엄, 워엄휘일의 부분 파쇄 측면도로서, 도면에서 "1"은 스티어링 샤프트, "2"는 스티어링 칼럼, "3"은 모터, "4"는 토오크 센서를 나타낸다.1 is a side view showing the main part of the power steering device (hereinafter referred to as the device) according to the present invention, Figure 2 is a partial crushing side view of the worm, worm wheel for transmitting the power of the motor as a steering auxiliary power source to the steering shaft In the drawings, "1" represents a steering shaft, "2" represents a steering column, "3" represents a motor, and "4" represents a torque sensor.

스티어링 샤프트(1)는 스티어링 칼러(2)의 안쪽에 축심선 주위에서 회전할수 있도록 지지되어 있으며, 상단부에는 스티어링 휘일(5)이, 또 하단부에는 토션바(6) 및 세레이션축(7)이 연결되고 이 세레이션축(7)을 통하여 도시하지 않은 랙에 맞물려 연계되어 있다.The steering shaft 1 is supported so as to be able to rotate around the axis of the inner core of the steering collar 2, the upper end of the steering wheel (5), the lower end of the torsion bar (6) and the serration shaft (7) It is connected to and engaged with a rack (not shown) through this serration shaft (7).

세레이션축(7)의 외부둘레에는, 워엄휘일(8)이 고정되며, 이 워엄휘일(8)에는 모터(3)에 연결된 워엄(9)이 맞물리게 하고 있다.The worm wheel 8 is fixed to the outer circumference of the serration shaft 7, and the worm wheel 9 connected to the motor 3 is engaged with the worm wheel 8.

워엄휘일(8) 및 워엄(9)은 기어 케이스(10)의 안쪽에 수용되고 있으며, 워엄(9)은 그 축의 긴쪽 방향의 중간부에서 워엄휘일(8)에 맞물리고, 기단부가 보조동력원인 모터(3)의 출력부(3a)에 연결되며, 그 근방 및 선단부가 각각 베어링(11), (12)를 통하여 기어케이스(10)에 축지지되어 있다.The worm wheel 8 and the worm 9 are housed inside the gear case 10, and the worm 9 meshes with the worm wheel 8 at the middle of the longitudinal direction of the shaft, and the proximal end is assisted. It is connected to the output part 3a of the motor 3 which is a power source, and the vicinity and the front end part are axially supported by the gear case 10 via the bearings 11 and 12, respectively.

베어링(11)은 깊은 홈형 볼 베어링이며, 또한 베어링(12)은 4점 접촉 볼 베어링이다.The bearing 11 is a deep groove ball bearing, and the bearing 12 is a four point contact ball bearing.

베어링(11), (12) 그 자체의 구조는 종래 공지된 것으로서, 예를들면 베어링(12)은 제3도에 나타낸 것과 같은 것이다.The structures of the bearings 11 and 12 themselves are conventionally known, for example the bearing 12 is as shown in FIG.

제3도는 4점 베어링을 반으로 나눈 상태로 나타낸 모형도이며, 내륜(12a)의 외주면에 형성된 단면대(台) 형상의 홈(12b)과 외륜(12c)의 내부주면에 형성된 동일한 단면대 형상의 홈(12d) 사이에 베어링(12e)을 수용하여 구성되어 있다.3 is a model diagram showing a four-point bearing divided in half, and has the same cross-sectional shape formed on the inner circumferential surface of the outer ring 12c and the outer circumferential groove 12b formed on the outer circumferential surface of the inner ring 12a. The bearing 12e is accommodated between the grooves 12d.

또한, 내륜(12a), 외륜(12c)은 어느 한쪽, 또는 쌍방울 그 축길이 방향에서 분할하는 구성으로 해도 좋은 것은 물론이다.It goes without saying that the inner ring 12a and the outer ring 12c may be configured to be divided into either one or both of them in the axial length direction.

제4도는 워엄 휘일(8)의 확대 단면도이며, 세레이션축(7)에 고정되는 보스부(8a)는 금속제로하고, 그 보스부(8a)의 외주에 단면이 볼록한 세레이션부(8b)를 형성하고, 이 세레이션부(8b) 외주에 합성수지, 예를들면 글래스 화이버 충전의 나일론 등으로 형성된 워엄 휘일부(8c)를 일체적으로 끼워 붙여서 구성하고 있다.4 is an enlarged sectional view of the worm wheel 8, wherein the boss portion 8a fixed to the serration shaft 7 is made of metal, and the serration portion 8b having a convex cross section on the outer circumference of the boss portion 8a. And the worm wheel part 8c formed of synthetic resin, for example, glass fiber-filled nylon or the like, is integrally attached to the outer periphery of the serration part 8b.

워엄휘일부(8c)에서의 이 뿌리면의 곡을 반경 R1을 워엄(9)의 이 끝면의 곡율반경 R2와 워엄(9)의 이끝면과 워엄휘일(8)의 이 뿌리면 사이에 형성되는 간극, 즉 이끝 틈새 CK와의 합 R2+CK 보다도 커지도록 R1>R2+CK 설정되어 있다.The curvature of this root surface in the worm wheel part 8c is formed between a radius R 1 and the radius of curvature R 2 of this end face of the worm 9 and the tooth root surface of the worm wheel 9 and this root surface of the worm wheel 8. which clearance, that is, R 1> R 2 + CK is set to be greater than the sum R 2 + CK with the tooth gap CK.

그리고, 이와같은 본 고안장치에 있어서는, 운전자가 스티어링 휘일(5)을 조작하여 스티어링 샤프트(1)가 회전하고, 토션바(6)에 토오크가 생기면 토오크 센서(4)가 이것을 가미하여 토오크에 의한 신호를 출력한다.In the device of this invention, when the driver operates the steering wheel 5 and the steering shaft 1 rotates, and the torque is generated in the torsion bar 6, the torque sensor 4 adds this to the torque. Output the signal.

토오크센서(4)의 출력에 의해 모터(3)가 구동되어 그 출력부(3a)에 연결되어 있는 워엄(9), 워엄휘일(8)을 통하여 세레이션축(7)이 회전 구동시켜지고, 스티어링 샤프트(1)에 대하여 모터(3)의 출력이 조향(操向) 보저력으로서 작용하게 된다.The motor 3 is driven by the output of the torque sensor 4, and the serration shaft 7 is driven to rotate through the worm 9 and the worm wheel 8 connected to the output part 3a. The output of the motor 3 acts on the steering shaft 1 as steering holding force.

모터(3)의 구동시에, 워엄휘일(8)과 맞물리는 워엄(9)에는 추력이 작용한다.When the motor 3 is driven, thrust acts on the worm 9 which meshes with the worm wheel 8.

본 실시예에서는, 워엄(9)의 선단부쪽의 베어링(12)을 4점 접촉 볼 베어링으로 구성하고 있으므로, 쓰러스트 방향의 틈새는, 베어링(12)으로서 깊은 홈형 보울베어링을 사용한 경우(약 0.1mm)에 비하여 약 0.02mm로 좁아서 이상음의 발생, 덜컹거리는 느낌이 없다.In this embodiment, since the bearing 12 at the tip end side of the worm 9 is constituted by a four-point contact ball bearing, the gap in the thrust direction is used when the deep groove-type bowl bearing is used as the bearing 12 (about 0.1). Compared to mm), it is narrow to about 0.02mm, so there is no abnormal sound or rattle.

또한, 베어링(12)으로서 앵귤러 보울 베어링을 사용하는 것도 생각할수 있는데, 앵귤러 보울 베어링은 내륜, 외륜에 대하는 보울에 대한 예압을 부여하는 조정장치가 필요해져서 조립공수가 증가하며, 또한 보울에 부여되는 압력이 너무 강한 경우에는 스티어링 휘일(5)의 되돌림 작용이 악화될 우려가 있어서 비용면 성능면에서도 바람직하지 않다.In addition, it is conceivable to use an angular bowl bearing as the bearing 12. The angular bowl bearing requires an adjusting device for preloading the bowl against the inner ring and the outer ring, thereby increasing the number of assembling work and also providing pressure to the bowl. If this is too strong, the return action of the steering wheel 5 may deteriorate, which is not preferable in terms of cost performance.

모터(3)의 구동에 의해 워엄(9)이 회전될때, 워엄(9)의 치(9a)와 워엄휘일(8)의 치(8d)가 서로 조립불량에 의한 위치 오차 때문에 접접촉 상태에 있는 경우에 있어서도, 워엄(9)의 치(9a)에 의한 작용력으로 워엄휘일(8)의 치(8d)가 휘어지고, 서로 위치 오차를 흡수하여 기어(8d), (9a)는 선접촉 상태(점친부분)로 유지되어지게 된다.When the worm 9 is rotated by the driving of the motor 3, the teeth 9a of the worm 9 and the teeth 8d of the worm wheel 8 are in contact with each other due to a position error due to poor assembly. Even if there are, the teeth 8d of the worm wheel 8 are bent by the action force of the teeth 9a of the worm 9, the positional errors are absorbed from each other, and the gears 8d and 9a are in line contact. It is kept in a state (jump part).

이어서 제4도에 나타낸 것처럼 워엄휘일(8)과 제6도에 나타낸 헤리컬 워엄휘일(18)을 사용하여 실행한 내구시험 결과에 대하여 나타낸다.Next, as shown in FIG. 4, the results of the durability test performed using the worm wheel 8 and the helical worm wheel 18 shown in FIG.

내구시험을 워엄 휘일쪽에 각각 소정의 부하를 주어 워엄을 구동하므로서 실행되었다.The endurance test was performed by driving a worm with a predetermined load on the worm wheel side.

시험조건은 다음과 같다.The test conditions are as follows.

워엄휘일의 부하 토오크 : ±80㎏ㆍ㎝ 워엄휘일의 회전각 : ±1.5회전 워엄휘일의 회전속도 : 9cpm(사이클/분) 모터 구동 토오크 : ±6.5㎏ㆍ㎝ 시험결과는 제5도에 나타낸 바와같다.Load torque of worm wheel: ± 80 kg · cm Rotation angle of worm wheel: ± 1.5 revolutions Rotation speed of worm wheel: 9 cpm (cycles / minute) Motor drive torque: ± 6.5 kg · cm Test results are shown in FIG. As shown in

제5도는 가로축에 내구 횟수(X104회)를, 또한 세로축에 백러시 증가량을 취하여 나타내고 있다.5 shows the number of times of durability (X10 4 times) on the horizontal axis and the amount of backlash increase on the vertical axis.

그래프 중에서 실선을 본 고안장치의 또한 파선을 헤리컬 워엄휘일을 사용한 종래장치의 각 결과를 나타내고 있다.Each result of the conventional apparatus which used the helical worm wheel as a dashed line of the device which saw a solid line in a graph is shown.

이 그래프에서 명백한 것처럼, 본 고안 장치에 있어서는 종래장치와 비교하여 내구 횟수가 증대하더라도 백러시의 증가량을 감소되어 있음을 알수 있다.As is apparent from this graph, it can be seen that in the device of the present invention, the increase amount of the backlash is reduced even if the number of times of durability is increased as compared with the conventional device.

또한, 전술한 실시예에서는 제4도에 나타낸 워엄휘일(8)은 보스부(8a)를 제외하고 워엄휘일부(8c)를 합성수지로 구성한 경우에 대하여 설명하였는데, 이것에 한정되는 것은 아니며, 전체를 합성수지로 해도 좋으며, 적어도 치형 부분이 합성수지로 형성되어 있으면 좋다.In addition, in the above-described embodiment, the worm wheel 8 shown in FIG. 4 has been described for the case where the worm wheel part 8c is made of synthetic resin except for the boss part 8a, but the present invention is not limited thereto. The whole may be made of synthetic resin, and at least the tooth portion may be made of synthetic resin.

이상과 같이, 본 고안장치에서는 워엄휘일에서의 적어도 치를 합성수지로 형성하는 동시에 이 뿌리면의 반지름을 워엄기어의 반지름과 이끝 틈새와의 합보다도 크게 설정하고 있으므로, 워엄과 워엄휘일사이에 그 제작과정, 조립 과정의 불량에 따라 위치 오차가 생기더라도 이것을 흡수할 수 있게 되어 양자의 기어를 선 접촉 상태로 유지시킬수 있어서 마모가 감소되고, 내구성이 커지며, 또한 조립등의 작업도 향상되는등 본 고안은 우수한 효과를 얻을 수 있는 것이다.As described above, in the device of the present invention, at least the value of the worm wheel is formed of a synthetic resin, and the radius of the root surface is set to be larger than the sum of the radius of the worm gear and the gap between the tip of the worm wheel. Even if the position error occurs due to the defect of the process and the assembly process, it can absorb this, so that the gears can be kept in the line contact state, so that the wear is reduced, the durability is increased, and the work of assembling is also improved. The excellent effect can be obtained.

Claims (1)

보조 동력원의 출력을 워엄, 워엄휘일을 끼워서 키조자기축에 전달하도록한 동력 스티어링 장치에 있어서, 상기 워엄휘일에서 적어도 치부분을 합성수지로 일체로 형성하는 동시에, 그 이뿌리면의 곡율 반경을 워엄의 이 끝면의 곡을 반경과 이끝 틈새와의 합보다 크게 하고, 상기 워엄휘일의 치부분의 합성수지는 상기 워엄의 치부부의 작용력에 대해 가요성을 가지는 것을 특징으로 하는 동력 스티어링 장치.A power steering apparatus which transmits the output of an auxiliary power source to a keyed magnetic shaft by interposing a worm wheel and a worm wheel, wherein at least the tooth portion of the worm wheel is integrally formed of a synthetic resin, and the radius of curvature of the root surface of the worm wheel is fixed. Wherein the curvature of the end face of the end face is larger than the sum of the radius and the gap between the tip ends, and the synthetic resin of the tooth portion of the worm wheel is flexible to the action force of the tooth portion of the worm wheel.
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